Как найти среднюю температуру воздуха в помещении

Министерство
здравоохранения Российской Федерации

Казанский
государственный медицинский университет

Кафедра общей
гигиены с курсом радиационной гигиены

МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ

для самостоятельной
работы студентов по теме:

«Методы определения
температуры жилых, общественных и
производственных помещений» (для
студентов лечебного, педиатрического,
медико-профилактического, фармацевтического
и стоматологического факультетов и
факультета МВСО)

Казань – 1999

Тема:

методы определения температуры воздуха
жилых, общественных и производственных
помещений. Продолжительность занятия
— 2 часа.

Цель занятия:

научить студентов
исследовать и давать гигиеническую
опенку температурного режима помещений
различного назна­чения;

воспитать у
студентов тщательность и последовательность
в выполнении рабочего задания,
грамотность при проведе­нии
инструментального исследования.

Задачи занятия:


1. опираясь на
   знания, полученные студентами на
   кафедрах нормальной физиологии, физики,
   биохимии и лекциях по ги­гиене»
   закрепить и углубить знания о видах и
   механизмах терморегуляции организма,
   о влиянии температуры воздуха на
   организм здорового и больного человека;

   научить определять
   инструментально температуру воздуха;

   научить студентов
   пользоваться официальными документами
   при опенке температурного режима
   воздуха помещений: СНиП по отоплению,
   вентиляции и кондиционированию
   воздуха, СНиП «Общественные здания
   и сооружения», санитарные нормы
   микроклимата производственных
   помещений.

Но данной теме
студент должен
знать:

теорию терморегуляции
организма и принципы нормирования
температуры воздуха помещений;

Студент должен
уметь:

определять
температуру воздуха аспирационным
психрометром» термометром, термографам,
максимальным и минимальным термо­метрами,
поверхности тела электротермометром;

давать гигиеническую
оценку температурного режима помещений
различного назначения.

Место проведения
занятия:

учебная комната
на кафедре обшей гигиены.

Хронологическая
карта занятия:

1. вводная часть —
   3 мин

   контроль исходного
   уровня знаний, устно — 7 мин

   самостоятельная
   работа студентов с приборами, литературой
   и таблицами — 60 мин

самоконтроль
усвоения материала и готовности к
вы­полнению инструментальных замеров
по приложению №2;

при необходимости
обратиться к приложению №1, где
изложена информация по данной теме
из различных ис­точников;

измерить
температуру воздуха учебной комнаты
сухим термометром психрометра Ассмана
по горизонтали и вертикали;

измерить
температуру воздуха и поверхности
тела человека минимальными и
максимальными термометрами и
электротермометрами;

изучить устройство
и работу термографа;

оформить полученные
данные в лабораторных журналах по
схеме, представленной в «Руководстве
к лаборатор­ным занятиям по обшей
гигиене» Румянцева Г.И. и соавт.,
1980, с.47-48.

Выборочный
разбор итогов самостоятельной работы
— 10 мин.


Контроль знаний

и умений, полученных но теме занятия
письменно — 5 мин.

Подведение
итогов занятия — 5 мин.


Оснащение
занятия:

Методические
указания к лабораторному занятию.

Румянцев Г.И. и
соавт.: «Руководство к лабораторным
за­нятиям но обшей, гигиене», М.,
I960.

СНиН 11-33-75, часть
11, глава 33 «Отопление, вентиляция
и кондиционирование воздуха».

Психрометры
Ассмана.

Термометры:
минимальные, максимальные, электрические.

Термографы.

Таблицы:
«Температура поверхности тела
человека», «Тем­пературные
шкалы».

Минх Л.Л. Методы
гигиенических исследований, М.,
«Медицина», 1976.

Минх А,А. Общая
гигиена, М., «Медицина», 1964.

Румянцев Г.И. и
соавт. «Руководство к практическим
занятиям по обшей гигиене», М.,
«Медицина», 1986.

Руководство по
Физиологии труда, под. ред. Золиной
Э.Я., Измерова Н.Ф., М., «Медицина»,
1983.

Гомеостаз, под.ред.
Горизонтова Б.Д., М., «Медицина»,
1981.

Справочник т.1
«Реакции организма человека на
воздействие опасных и вредных
производственных факторов»
(Метрологи­ческие аспекты), М., «Изд-во
стандартов», с. 113-126.

Приложение I

МЕХАНИЗМ
ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ ОРГАНИЗМА

К физическим
свойствам воздуха, опушаемым человеком
постоянно и действующим на организм в
широком диапазоне, относятся его
теп­ловое состояние, показателем
которого является его температура.

За долгий период
эволюции человеческий организм
совершенство-зал механизмы адаптации
к изменениям температуры воздуха и все
же пределы приспособляемости человека
к теплу и холоду, особенно при длительных
воздействиях, ограничены. Мы расширяем
границы за счет применения одежды и
жилишь.

Температурный
фактор не столь прост, как кажется на
первый взгляд. Различают оптимальные,
максимальные, минимальные темпера­туры,
соответствующие определенному тепловому
состоянию воздуха, который может
нагревать или охлаждать организм
человека. Тепло или холод могут действовать
на человека как на ограниченном участке
(местно), так и на весь организм (общее).
Реакции организма на все эти разновидности
теплового воздействия существенно
различаются, Адаптация человека к
новому воздействию достаточно сложный
промесс, включающий реакции, осуществляемые
на репенторпом, рефлекторном,
терморегуляторном и обменном уровнях
с вовлечением нервной, сердечно-сосудистой,
мышечной, дыхательной и.других систем
организма. Однако ведущая роль в этом
процессе принадлежит нервной системе
и обменным процессам.

Тепловое состояние
организма влияет на все органы и системы
и определяет функциональные возможности
человека, его здоровье.

Под тепловым
состоянием человека понимают такое
функциональ­ное состояние организма,
которое обусловлено термической
нагрузкой и характеризуется содержанием
и распределением тепла в глубоких
(«ядро») и поверхностных («оболочка»)
тканях тела, а также различ­ной
степенью напряжения механизмов
терморегуляции.

В норме у человека
температура мозга, крови и внутренних
ор­ганов, так называемого «ядра»
по И.П.Павлову, равняется 37°±1,5° С.
Изменение температуры «ядра» на 2°С и
более от среднего уровня приводит к
нарушениям физиологических функций.
Предполагают, что температура тела
поддерживается около 38°С, поскольку
именно при этой температуре обеспечиваются
наилучшие условия функционирования
возбудимых мембран. Термические условия
среды есть наиболее важное и адекватное
условие поддержания температурного
гомеостаза организма, согласно
современным представлениям, тепловой
гомеостаз — не жесткая фиксация тех или
иных показателей на определенном уровне,
а скорее их колебания вокруг среднего
значения. Отсюда исходит важность и
актуальность знания температурных
условий в помещениях жилых и общественных
зданий и правильность нормирования
темпера­туры.

О тепловом состоянии
человека судят по его теплошущениям и
объективным показателям: температуре
тела («ядра») и кожи («обо­лочки»),
топографии температуры кожи, влагопотерям,
кардиореспираторным показателям
(частоте сердечных сокращений, АД,
величине легочной вентиляции).

Рассмотрим
теплообмен
организма с внешней средой.

Теплообмен организма
связан, с теплопродукцией и теплоотдачей
и осу­ществляется процессами химической
(т.е. регуляции теплопродукции) и
физической теплорегуляции (т.е. регуляции
теплоотдачи). В усло­виях температурного
комфорта величина продукции тепла в
организме равна величине отдачи тепла
организмом во внешнюю среду различны­ми
путями.

Химическая
терморегуляция определяется способностью
организ­ма изменять интенсивность
его обменных процессов. Охлаждение
орга­низма при падении температуры
воздуха в состоянии покоя ниже 15°С может
повысить обмен на 10-20% и более, умеренное
согревание может снизить обмен на 3-5%.
Выраженное действие нагревающего
микрокли­мата дезорганизует
теплорегуляцию, способствует повышению
обмена, иногда на несколько десятков
процентов, вызывает возбуждение
цент­ральной нервной системы и
соответствующие изменения во всем
орга­низме (см. таблицу «Изменение
обмена веществ в зависимости от
тем­пературы воздуха»).

Источником
теплорегуляции продукции служат процессы
обмена веществ и энергии, непрерывно
совершающиеся в организме. В ходе
расщепления энергетических материалов
прежде всего углеводов, жиров, а также
в критических ситуациях белков энергия,
аккумулируе­мая в макроэргических
соединениях (АТФ, креатинфосфат,
гуанидинтрифосфат), рассеивается в
виде тепла («первичная теплота»),
либо превращается в те или иные виды
работы (синтез белков, липидов и
полисахаридов, осмотическая работа в
метках и т.д.) , в конечном счете также
переходит в тепловую энергию (КПД многих
видов работы очень низок: КПД синтеза
белка 10-13%, транспорта ионов – 20%, синтеза
АТФ -30%). Остальная энергия превращается
во вторичное теп­ло. Основное тепло
организм получает в результате
осуществления тех или иных видов работу
(т.е. 70% тепла в организме за счет
«вто­ричной теплоты», в то время
как теплорассеиванием — лишь 33%).

В условиях нормальной
жизнедеятельности в покое наиболее
высо­кий вклад (58,8%) в теплопродукцию
обеспечивается печенью, мозгом и в
меньшей степени скелетными мышцами
интенсивность обмена в покоящихся
мышцах невелика, однако значительна
масса мышечной ткани. При совершении
мышечной работы энергообмен в мышцах
резко возрас­тает. Выработка тепла
(теплопродукции) является первичным
процессом в тепловом обмене и
теплорегуляции. В регуляции теплового
обмена (баланса) в организме существенную
роль играет физическая теплорегуляция,
т.е. регуляция путем изменения теплоотдачи.
В основном физическая терморегуляция
является сосудистой и состоит в измене­нии
кровенаполнения кожи и скорости кровотока
через кожу путем из­менения тонуса
сосудов. У человека максимальное
расширение сосудов кожи от состояния
максимального сужения уменьшает обшую
величину теплоизоляции поверхности
тела в среднем в 6 раз.

Отдача тепла
происходит:

1. испарением с
поверхности дыхательных путей и с
поверхности кожи;

2. мочой и калом;

3. с поверхности
тела путем кондукции, конвекции,
радиации.

Строго говоря,
лишь испарение с поверхности дыхательных
нугой и кожи может рассматриваться как
теплоотдача в чистом виде, в то время
как теплоотдача с кожи путем конвекции
(т.е. путем движения вверх нагретых слоев
воздуха, прилегающих к телу), радиацией(т.е.
излучением за счет разности температуры
тела и окружающей среды), кондукцией
(т.е. проведением за счет разности
температуры поверх­ности тела и
соприкасающихся с ним поверхностей
могут иметь и по­ложительный и
отрицательный знак, т.е. явиться и путями
накопления тепла в организме (в зависимости
от термических соотношении между
организмом и внешней средой). Когда
температура среды будет выше температуры
поверхности тела, пути конвекции,
радиации и проведе­ния из факторов
теплоотдачи превращаются в факторы
тепловой наг­рузки.

Не все участки
поверхности кожи равноценно участвуют
в физи­ческой теплорегуляции. Особое
значение имеют кисти рук. От них мо­жет
быть отведено до 60% теплопродукции
основного обмена (как известно, основным
обменом называют уровень, измеренный
утром, при положении обследуемого липа
лежа, натощак и в условиях: возможно
на­иболее полноценного физического
и психического покоя), хотя площадь
кистей составляет всего около 6% от обшей
поверхности кожного пок­рова. При
мышечной работе особое значение
приобретают участки кожи под, работающими
мышцами.

По мере приближения
температуры окружающей среды к
температу­ре тела эффективность
сосудистой терморегуляции падает и в
дейст­вие вступает другая форма
физической терморегуляции — потоиспарение.
Процесс просачивания воды через эпителий
и последующего ее.испаре­ния носит
название неощутимой перспирации. За
счет этого процесса происходит отдача
примерно 20% тепла, выделяемого при
основном об­мене. Неощутимая перспирация
не регулируется и мало зависит от
тем­пературы окружающей среды. Поэтому
при угрозе перегревания симпатическая
нервная система стимулирует работу
потовых желез в коже. При интенсивном
функционировании потовых желез выделяется
1,5-2 л пота в час и более. Если учесть,
что для испарения 1 г воды с по­верхности
кожи затрачивается 0,58 ккал, то при
максимальном потоиспареиии от тела
будет отводиться около 900 ккал в час,
что дос­таточно дли поддержания
нормальной температуры тела при довольно
тяжелой работе в условиях повышенной
температуры окружающей среди, однако
в этом случае необходима невысокая
влажность воздуха, при влажности выше
80%, нотоисиареине затрудняется.

При понижении
температуры окружающей среды и угрозе
охлаждения правде всего прекращается
потоотделение и происходит сужение
сосу­дов кожи. Коли температура кожи
продолжает падать и угроза охлаж­дения
не устраняется — изменяется теплопродукция
(химическая тер­морегуляция).

Согласно «закону
охлаждения» Ньютона, удельная
теплоотдача многими путями прямо
пропорциональна разности температур
«теплосреда» и обратно — сумме
теплоизоляции среды и тепла. Кроме
того, теплопотери зависят от соотношения
поверхности и массы тела, чем крупнее
тело, тем оба вида теплового обмена
становятся меньше.

Важным условием
теплового баланса служат оптимальные
показа­тели других физических свойств
воздуха — скорости движения воздуха,
омывающего тело, или части его (быстрое
удаление нагретого слоя воздуха
поддерживает разность температур тела
и воздуха на высоком уровне), а также
влажности воздуха (при высокой влажности
уменьша­ется отдача тепла путем
испарения). Существенную роль играет
вели­чина инсоляции. Есть данные о
том, что при достаточной величине
инсоляции человек, одетый в совершенно
прозрачную для солнечных лучей одежду,
чувствует себя комфортно даже при
температуре -18°С.

ИЗМЕРЕНИЕ
ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА

В настоящее время
температуру измеряют термометрами
нескольких типов. Используемые для
измерения температуры воздуха термометры
должны иметь погрешность не более
±0,2°С. Самые распространенные термометры
— жидкостно-стеклянные. В таких термометрах
жидкость — ртуть или спирт — заключена
в тонкую стеклянную трубку (капилляр).
Когда изменение температуры заставляет
жидкость расширяться и сжи­маться,
уровень ее в капилляре повышается или
понижается пропорцио­нально изменению
температуры, что можно заметить с
помощью шкалы, прикрепленной к капилляру.

Ртутные термометры
более точные, т.к. расширение и сжимание
ртути происходит равномерно, и применять
их можно в пределах от -35° до 357°С.
Спиртовые термометры недостаточно
точные. Точка кипения спирта около 78°С.
Однако спиртовыми термометрами можно
из­мерить низкие температуры до
-130°С, кроме того спиртовые термомет­ры
безопасны. Биметаллический термометр
состоит из двух различных металлов,
скрепленных вместе в виде одной тонкой
пластинки. Реаги­руя на изменение
температуры, пластинка изгибается, в
ту сторону, на которой находится металл,
расширяющийся слабее. Степень искривления
пластинки, положение которой зависит
от температуры, отмечается па заранее
отградуированной шкале с помощью
стрелки.

В электрических
термометрах для измерения температуры
исполь­зуется электрический ток. При
изменении температуры того или иного
проводника меняется его электрическое
сопротивление. На сегодняш­ний день
серийно выпускается медицинский
электротермометр ТПЭМ-1.

Шкалы современных
термометров привязываются к двум
реперным точкам. Наиболее широко
используются точки таяния льда и кипения
воды при нормальном барометрическом
давлении. Эти две точки фикси­руются
раз и навсегда, а расположенный между
ними интервал делится на то или иное
число градусов.

В настоящее время
наиболее распространена стоградусная
шкала Цельсия, на этой шкале точка таяния
льда отвечает 0°, а точка ки­пения воды
— 100°. Интервал между этими точками но
шкале Цельсия разделен на 100°.

Однако в США и
Великобритании продолжают пользоваться
шкалой Фаренгейта, точка таяния льда
соответствует 32°, а точка кипения воды
— 212°. Интервал между этими двумя точками
разделен на 180 делений. Температура по
Фаренгейту и температура по Цельсию
связаны зависимостью:

С°= 5/9(F°
— 32°) F°
= 5/9С° + 32°

Термометры проверяют
или путем сравнения их с так называемым
нормальным термометром, точность
которого гарантируется специальным
свидетельством, или но точке таяния
льда и точке кипения воды с поправкой
на атмосферное давление (по таблице).

Наиболее часто в
гигиенических исследованиях для
определения температуры воздуха
используется сухой термометр аспирационного
психрометра. Существенным недостатком
аспирационных психрометров с ртутными
термометрами являются их сравнительно
высокая инерцион­ность (отдельное
измерение занимает 3-5 мин), а также
невозмож­ность одномоментных измерений
в ряде намеченных точек помещения. Если
вместо ртутных термометров используются
полупроводниковые тер­мометры из
германия, инерция которых не превышает
нескольких се­кунд, то одновременно
можно измерять в нескольких точках, где
бу­дут устанавливаться датчики.

В тех случаях,
когда необходимо определить максимальные
и ми­нимальные температуры, которые
были на протяжении какого-либо от­резка
времени, применят» специальные термометры.

Максимальный
термометр служит для определения
максимальной температуры за период
наблюдения. Он представляет собой
прибор, в котором столбик ртути в
капилляре поддерживается на таком
уровне, на котором он был при наивысшей
температуре воздуха, наблюдавшейся за
определенный период. Небольшое сужение
в капилляре не позволяет столбику ртути
опускаться, когда начинается понижение
температуры. При повышении температуры
воздуха ртуть свободно проходит через
это сужение. При понижении же температуры
воздуха ртуть сжимается. Столбик ее в
узком месте разрывается, и отчет по
шкале термометра остается таким, каким
он был в момент наивысшей температуры.

Минимальный
термометр фиксирует минимальную
температуру за исследуемый период. Он
может быть спиртовым и ртутным. Более
распространен спиртовый минимальный
термометр. Внутри капиллярной трубки,
в спирту, небольшой подвижный штифт из
темного стекла, имеющий на концах
утолщение. Перед наблюдением поднимают
нижний конец термометра несколько
кверху, поэтому штифт под влиянием
соб­ственной тяжести падает вниз до
мениска спирта. Затем термометр
устанавливают в рабочее для специальных
термометров положение — горизонтально.
При повышении температуры спирт,
расширяясь, свобод­но проходит мимо
штифта, не сдвигая его с места; сила
трения голо­вок штифта о стенки
капилляра вполне достаточна, чтобы
удержать его на месте. Иная картина
наблюдается при понижении температуры,
ког­да столбик спирта уменьшается и
поверхностная пленка увлекает за собой
штифт вниз, к резервуару, и устанавливает
его в положении, соответствующем минимуму
наблюдавшейся температура. В последнем
случае сила трения головок штифта о
стенки капилляра 6улег меньше силы
сопротивления поверхности пленки, чем
и обуславливается пе­редвижение
штифта к резервуару. Отчет температуры
производят по кон­цу штифта, наиболее
удаленному от резервуара.

Для непрерывной
регистрации температуры за определенный
отре­зок времени применяется термограф
— самопишущий термометр. Сущест­вует
две разновидности термографов: в одних
термографах восприни­мающей частью
служит биметаллическая пластинка
(принцип ее работы изложен выше), в других
— плоская изогнутая трубка, наполненная
жидкостью, чувствительной к изменению
температуры (например, толуол). Эти
изменения передаются стрелке с пером,
которое поднимается или опускается и,
таким образом, на ленте барабана
получается непрерыв­ная запись
температуры в виде кривой. Показания
термографов перио­дически проверяют
по точному ртутному термометру. Перо в
начале работы устанавливается на уровне
той температуры, которую показы­вает
в данный момент контрольный термометр.

Различают истинную
температуру воздуха (показывает
температу­ру без воздействия на
термометр тепловой радиации, а на улице
и других метеофакторов), и климатическую
температуру (показывает сум­марное
значение температуры воздуха и влияния
тепловой радиации на термометр). Для
гигиенической характеристики условий
труда в неко­торых производствах в
горячих цехах и профилактики перегревания
имеют значения оба показателя. Для
измерения температуры воздуха (истинной)
источник радиации необходимо экранировать.

С целью выявления
перепадов температур в помещении изучают
температурный режим. Для измерения
колебаний температуры по гори­зонтали
измеряют на расстоянии 0,2 м от каждой
из стен, окон и две­рей я в середине
комнаты (перепад не должен быть более
2°С), а для выявления колебаний температур
по вертикали — на различных уровнях –
0,1; 1,0; 1,5 м от пола (перепад не должен
быть более 2,5°С). Все написанное относится
к жилым помещениям.

В производственных
помещениях перепады температуры воздуха
по высоте рабочей зоны при всех категориях
работ допускается до 3°С, по горизонтали,
а также в течение смены — до 4°С — при
легких работах, — до 5°С — при работах
средней тяжести и до 6°С — при тяжелых
работах.

Чтобы получить
среднюю температуру воздуха в помещениях,
изме­рения проводят в различных местах
около окон, дверей, у пола и т.д. Затем
показания термометров суммируют и делят
на количество измерений. Среднесуточную
температуру получают из измерений,
выполненных утром, днем, вечером и
ночью.

ВЫПИСКА

из «САНИТАРНЫХ
НОРМ МИКРОКЛИМАТА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ПОМЕЩЕНИЙ» М., 1986, раздел

Требования к
методам измерения и контроля показателей
микроклимата

Измерения показателей
микроклимата должны проводиться в
начале, середине и конце холодного и
теплого периода года не менее 3 раз в
смену (в начале, середине и конце). При
колебаниях показателей микроклимата,
связанных с технологическими и другими
причинами, из­мерения необходимо
проводить также при наибольших и
наименьших ве­личинах термических
нагрузок на работающих, имеющих место
в течение рабочей смены.

Температуру,
относительную влажность и скорость
движения воз­духа измеряют на высоте
1,0 м от пола или рабочей площадки при
рабо­тах, выполняемых сидя, и на
высоте 1,5 м — при работах, выполняемых
стоя. Измерения проводят как на
постоянных, так и на непостоянных рабочих
местах при их минимальном и максимальном
удалении от источ­ников локального
тепловыделения, охлаждения или
влаговыделения (наг­ретых агрегатов,
окон, дверных проемов, ворот, открытых
ванн и т.д.).

Основные пришиты
гигиенического нормирования температуры
воздуха в производственных и жилых
помещениях следующие:

необходимо
учитывать назначение помещения — для
продолжительного или кратковременного
пребывания людей, уровень энергозатрат
лю­дей, находящихся в помещении
(различают состояние покоя, работы —
легкой, средней, тяжелой) и уровень
теплозащитных свойств одежды;

учитывается время
года — теплый (среднесуточная температура
на­ружного воздуха выше +10°C) или
холодный (среднесуточная темпе­ратура
наружного воздуха ниже +10°С) период;

учитывается
климатическая зона;

должна бить
дифференциация допустимых параметров
температуры в отношении различных
возрастных груши

Оптимальные
температурные параметры в жилых и
производственных помещениях приведены
в «Строительных нормах и правилах
СНиП и в «Санитарных нормах микроклимата
производственных помещений», М.,
Минздрав СССР, 1986.

ВЫПИСКА

из СНиП 2.08.02.89
«ОБЩЕСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
»

Систематическое
напряжение механизмов терморегуляции
при воздействии неблагоприятного
микроклимата вызывает угнетение
естественного иммунитета, способствует
повышению уровня заболеваемости, более
раннему ухудшению физического состояния
рабочих. Следовательно, необходим
постоянный контроль за микроклиматом.

Приборы для
определения температуры воздуха и
поверхностей ограждений
. Для измерения
температуры воздуха как в помещениях,
так и вне их применяют ртутные, спиртовые
и электрические термометры.

Ртутные
термометры


имеют широкое распространение. Они
отличаются большой точностью и позволяют
измерять температуру в широких пределах
– от –35 до 375С.
Спиртовые термометры менее точны, но
дают возможность измерять низкие
температуры до –70С,
что нельзя определить ртутными
термометрами (ртуть замерзает при
–37,4С).

Термометры
градуируются в градусах Цельсия. Градус
Цельсия (С)
равен одной сотой деления температурной
шкалы между точками кипения (100С)
и замерзания воды (0С).
По значению градус Цельсия равняется
градусу Кельвина (К) – современной
единице измерения температуры. По
системе СИ 0С
равен 273,15 К и 100С
– 373,15 К.

Максимальный
термометр
(рис.
1) имеет в капиллярной трубке иглу-указатель.

Ртуть,
расширяясь при повышении температуры,
продвигает указатель по капилляру.
Когда же температура понижается и ртуть
сжимается, уходя обратно по капилляру,
указатель остается на месте, фиксируя
максимальную температуру. При измерении
температуры максимальный термометр
должен находиться в горизонтальном
положении.

Ртутные максимальные
термометры в месте перехода резервуара
в капилляр иногда имеют сужение.
Расширяющаяся при повышении температуры
ртуть легко преодолевает сопротивление
в сужении и останавливается на определенном
уровне, соответствующем наблюдаемой
температуре.

При
понижении температуры столбик ртути
остается в капилляре, так как не может
преодолеть сопротивления в суженном
месте, и, таким образом, показывает
максимальную температуру.

Для
возвращения ртути в резервуар термометр
перед употреблением сильно встряхивают.

Минимальный
термометр

бывает только спиртовым. В просвете
капилляра термометра имеется указатель
– стеклянный штифтик, который перед
началом измерения температуры подводят
к верхнему уровню спирта. Спирт, расширяясь
при повышении температуры, свободно
проходит мимо указателя, который остается
на месте. При понижении же температуры
спирт сжимается и увлекает за собой в
силу поверхностного натяжения указатель.
Поэтому верхний конец указателя всегда
фиксирует минимальную температуру,
наблюдавшуюся в период ее измерения.

Электротермометры.

Электрические
термометры (рис. 2) ос­нованы на
полупровод­ни­ках. В этих приборах
используют микротер­мисторы, которые
изменяют свое электриче­ское
сопротивление при незначительных
колебаниях температуры. Электротермометры
используются для измерения температуры
воздуха в помещениях, ограждаю­щих
конструкций (стен, потолков, полов),
подстилки и т.п.

Термограф
М-16
(рис. 3)
применяют для непрерывной (по часам и
дням) регистрации измерений температуры
воздуха. Выпускают его двух типов:
суточные с продолжительностью одного
оборота барабана часового механизма
26 ч; недельные с продолжительностью
одного оборота барабана часового
механизма 176 ч.

Термограф
состоит из датчика температуры,
биметаллической пластинки, передаточного
механизма, стрелки с пером, барабана с
часовым механизмом и корпуса. Принцип
работы его основан на свойстве
биметаллической пластинки изменять
кривизну в зависимости от температуры
воздуха. Изменения изгиба биметаллической
пластинки передаются стрелке с пером,
которое, поднимаясь и опускаясь, чертит
на вращающемся барабане, покрытом
специальной диаграммной лентой,
температурную кривую (термограмму).

Правила
измерения температуры воздуха.

Температуру
воздуха в помещениях измеряют в разное
время суток в 2-3 точках по вертикали
(на уровне лежания, стояния животных
и на высоте роста обслуживающего
персонала). Измерения по горизонтали
берут следующие: середина помещения и
два угла по диагонали на расстоянии 3
м от продольных стен и 0,8-1м от торцовых.

Термометр
или термограф необходимо располагать
так, чтобы на него не действовали прямые
солнечные лучи, тепло от нагревательных
установок и приборов, охлаждения от
окон и вентиляционных каналов.

Продолжительность
измерения температуры в каждой точке
должна быть не менее 10 мин с момента
установки термометра.

ОПРЕДЕЛНИЕ
АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

Атмосферное
давление измеряется высотой ртутного
столба, уравновешивающего это давление.
Нормальным

давлением принято считать 760 мм рт. ст.,
или единицу бар. Один бар соответствует
давлению 750,06 мм рт. ст. Бар разделяется
на 1000 миллибар (мбар). Отсюда 1 мбар равен
0,75 мм рт. ст., а давление в 1 мм рт. ст.
соответствует 1,33 мбар. В последнее время
давление выражается в единицах Паскаля
(Па). По этой системе нормальное давление
равняется 1013 Па.

Приборы.


Атмосферное давление измеряют ртутными
барометрами и металлическими
барометрами-анероидами. Ртутные барометры
бывают сифонные и чашечные.

Ртутный
сифонный барометр

представляет собой вертикальную трубку
из белого стекла, изогнутую на 180
и заполненную ртутью (рис. 4). Длинный
конец трубки запаян, а короткий конец
открыт. Давление атмосферы принимается
открытым концом: при повышении его
уровень ртути в коротком конце понижается,
что соответственно, показывает повышение
уровня ртути в запаянном колене.

Чашечный
барометр

состоит из чугунной чашки с ртутью,
закрытая сверху, но сообщающаяся через
отверстие с атмосферным воздухом.
Стеклянную трубку барометра длиной
около 80 см укрепляют нижним открытым
концом в крышке чашки. Трубку наполняют
ртутью и погружают нижним концом в чашку
с ртутью. Трубка защищена латунной
оправой, на верхней части которой
нанесена шкала. В верхней части трубки
под запаянным концом образуется
торичеллиева пустота. Изменение
атмосферного давления передается на
поверхность ртути в чашке, что, в свою
очередь, влияет на уровень ртути в
трубке: при повышении атмосферного
давления возрастает уровень ртути в
трубке, и наоборот.

Барометр-анероид

(рис.5). Его важнейшая часть – полая
тонкостенная металлическая коробка с
гофрированным дном и крышкой или
тонкостенная плоская трубка, согнутая
в виде подковы. Коробка или трубка
заполнены разреженным воздухом (до
50-60 мм рт. ст.). В результате колебаний
атмосферного давления сдавливаются
или выпячиваются стенки коробки или же
разгибаются и сгибаются концы трубки.
Эти изменения через систему рычагов
передаются стрелке, движущейся по
циферблату.

Барограф

(рис.6) применяют для длительных наблюдений
за изменениями атмосферного давления
и их записи. Главнейшая его часть, как
и в барометрах-анероидах, — тонкостенная,
металлическая коробка с разреженным
воздухом, воспринимающая изменения
давления воздуха. Через систему рычагов
изменения объема коробки передаются
на стрелку с писчиком. На разграфленной
ленте барабана, так же как и у термографа,
вычерчивается кривая колебаний
атмосферного давления за сутки или за
неделю.

Занятие 2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ

ВОЗДУХА

Для
суждения о влажности воздуха в помещениях
и вне их определяют их абсолютную
влажность, относительную влажность,
дефицит насыщения и точку росы.

Абсолютная
влажность


– это количество водяных паров в 1м 3
воздуха при нормальных показателях
температуры и атмосферного давления
(Т=0С,
В=760 мм рт.ст.). Обозначается буквой А
,
измеряется в мм рт.ст.

Максимальная
влажность


– количество водяных паров, насыщающих
до предела 1м 3
воздуха при данной температуре и
атмосферном давлении. Обозначается
буквой Е
,
измеряется в мм рт.ст.

Относительная
влажность


– отношение абсолютной влажности к
максимальной влажности, выраженное в
%. Обозначается буквой R

.

Дефицит
насыщения


– это разница между максимальной и
абсолютной влажностью. Обозначается
буквой D
,
измеряется в мм рт.ст.

Точка
росы

–
это максимальная температура при которой
водяные пары насыщаются до предела и
переходят в воду. Обозначается – Тр
.

Абсолютную
влажность воздуха определяют психрометрами,
а относительную – гигрометрами и
гигрографами.

Наиболее
часто в практике исследований пользуются
статиче­скими (рис.7) или динамическими
(аспирационными) психрометрами (рис.8).

Статический
психрометр Августа

состоит из двух одинако­вых термометров
(ртутные, в новых моделях спиртовые),
укрепленных в одном штативе на расстоянии
4-5 см друг от друга. Резервуар одного из
термометров (влажного) обернут кусочком
батиста; конец обертки свернут жгутом
и погружен в стаканчик (в новых моделях
– в расширен­ный конец изогнутой
трубки-пробирки). Уровень воды в стаканчике
должен находиться на расстоянии 2-3 см
от нижнего конца резервуара. Стаканчик
(трубку) наполняют дистиллированной
водой. В силу капиллярности материал
постоянно смачивается, и с шари­ка
термометра непрерывно испаряется вода.
Это вызывает потерю тепла пропорционально
скорости испарения. В связи с этим и
показания температуры на влажном
термометре ниже, чем на рядом расположенном
сухом. Разность показаний обоих
термометров и берется за основу расчетов.

Аспирационный
психрометр Ассмана

дает весьма точные показания. Он состоит,
так же как и статический психрометр, из
двух одинаковых термометров. Резервуар
каждого из них окружен двумя металлическими
гильзами для защиты от тепловой радиации.
Гильзы переходят в общую трубку с
небольшим аспирационным вентилятором
у верхнего конца.Вентилятор
приводится в движение пружиной, которую
заводят ключом.

Ход
определения и вычисление результатов.

При опреде­лении абсолютной влажности
статическим психрометром прибор
устанавливают в точке исследования,
обертку влажного термометра погружают
в стаканчик с водой. Оставляют в покое
прибор на 10-15 мин, следя за тем, чтобы на
прибор не влияли источники тепла (лампы,
печи и пр.), а также случайные движения
воздуха (ходьба, открывание дверей).
После указанного срока записывают
показания сухого и влажного термометров
с точностью до 0,1°С. По разнице показаний
термометров определяют относительную
влажность в % по таблице, имеющейся на
приборе, если ее нет, то по приложению
№ 1.

Р а с ч е т. Абсолютную
влажность воздуха по показаниям сухого
и влажного термометров вычисляют по
формуле Реньо:

,

где
А –
абсолютная
влажность, выражаемая напряжением
паров, мм рт.ст.; Е
–
максимальная
упругость водяных паров при температуре
влаж­ного термометра (эту величину
находят по таблице (Приложение № 2), мм
рт.ст.; а –
психрометрический
коэффициент, зависящий от скорости
движения воздуха (см. ниже); Т
1
–
температура
в момент отсчета, показываемая сухим
термометром, ° С; Т
2
–
температура, показываемая влажным
термометром, ° С; В
–
барометрическое
давление при наблюдении, мм рт.ст.

П р и м е р вычисления
абсолютной влажности воздуха. Определение
проводили статическим (стационарным)
психрометром при следующих данных:
показания сухого термометра 12,5°С,
показания влажного термометра 11,2° С,
барометрическое давление 755 мм рт. ст.,
психромет­рический коэффициент
0,0011, максимальная упругость пара при
11,2° С (по приложению № 2) 9,92 мм рт. ст.

Вводим в приведенную
выше формулу эти величины:

А

= 9,92 – 0,0011 (12,5 – 11,2) 755 = 8.84 мм рт. ст.

Зная
эту величину, можно вычислить ее
процентное отношение к
максимальной
влажности воздуха при данной температуре
(температура сухого термометра), т. е.
относительную влажность воздуха. Для
этого пользуются формулой:

,

где R – относительная
влажность воздуха, %; А – найденная
абсолютная влажность воздуха, мм рт.
ст.; Е – максимальная упругость водяных
паров, мм рт. ст. при температуре сухого
термометра (температура воздуха в момент
наблюдений). Ее находят по таблице
(Приложение № 2); в нашем примере она
равна 10,8 мм рт. ст.

Подставляем
найденные величины в формулу:

,

Правила
работы с аспирационным психрометром.

Для смачивания обертки влажного
термометра этого психро­метра применяют
резиновую грушу с пипеткой. Грушей
поднимают воду в пипетке на 2/3 ее длины
и задерживают на этом уровне при помощи
зажима. Пипетку вводят полностью в
гильзу влажного термометра и смачивают
обертку резервуара.

Показания
термометра отсчитывают летом через 4-5
мин, а зимой через 15 мин после начала
работы вентилятора. В последнем случае
пружинный завод вентилятора приходится
заводить дважды.

Абсолютную влажность
при пользовании этим психрометром
вычис­ляют по формуле:

,

где А – абсолютная
влажность, мм рт. ст.; Е – максимальное
напряже­ние водяных паров при
температуре влажного термометра; 0,5 –
постоянная величина (психрометрический
коэффициент); Т – температура сухого
термометра; Т – температура влажного
термометра; В – баро­метрическое
давление в момент исследования; 755 –
среднее барометрическое давление.

П
р и м е р. Абсолютная влажность воздуха
при Т=15 о
С, Т1 =12,5° С. В =758 мм и Е (находят по
приложению № 2) = 10,8

6
– диаграммная лента

мм

Относительная
влажность воздуха в нашем примере равна:

,

Приборы
для определения относительной влажности
воздуха.
Для определения относительной
влажности возду­ха применяют гигрометры
– приборы, действие которых основано
на способности обезжиренного в эфире
челове­ческого волоса удлиняться при
повышении относительной влажности
воздуха и укорачиваться при ее понижении.

Гигрометр
волосяной в круглой оправе М-68
(рис.9)
представляет собой металлический корпус
со шкалой с делениями в процентах
относительной влажности воздуха. Внутри
корпуса имеется датчик влажности и
механизм для закрепления и перемещения
стрелки по шкале. Установка стрелки на
заданное деление производится
регулировочным винтом. Диапазон измерения
относительной влажности в пределах от30 до 100 %. Прибор
можно использовать для работы при
температуре от –30 до 45° С.

Гигрограф
М-21
(метеорологиче­ский) применяют
для непрерывной записи изменения
относительной влажности воз­духа от
30 до 100 % при температуре от –30 до 45° С.
Приборы выпускают двух ­ти­пов:
суточные и недельные с продолжи­тельностью
одного оборота барабана часо­вого
механизма 26 и 176 ч.

Гигрограф
(рис.10) состоит из дат­чика (1) и пучка
обезжиренных человече­ских волос,
закрепленных концами во втулках

металлического
кронштейна и за­щищенных от повреждений
ограждением; передаточного механизма
(2), стрелки с пером (3), барабана с часовым
механизмом (4) и корпуса (5). Перед работой
укрепляют на барабане диаграммную
ленту, заводят часовой механизм и
заполняют перо специальными чернилами.
На диаграммной ленте записывают дату
и время начала и конца регистра­ции.
Прибор для записи относительной влажности
ставят на опреде­ленную высоту строго
горизонтально.

Рис.
10. Гигрограф типа М-21.

1
– корпус, 2 – датчик-пучок обезжиренных
волос,

3
– коррекционный винт, 4 – стрелка с
пером,

5
– барабан с часовым механизмом,

6
– диаграммная лента

Занятие 3.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ
ВОЗДУХА

Приборы для
определения скорости движения воздуха.

Скорость
движения воздуха измеряют в животноводческих
помещениях, при исследовании работы
вентиляции и в открытой атмосфере.
Выражают ее в метрах в секунду (м/с).
Используют для измерения анемометры и
кататермометры. Анемометрами изме­ряют
большие скорости движения воздуха, а
кататермометрами – скорости меньше
0,5 м/с.

Анемометры
различают ди­намические и статические.
Первы­ми определяют скорость движе­ния
воздуха по числу оборотов, вторыми –
по отклонению пла­стинки или шара.

Динамические
анемометры

бывают двух типов: крыльчатые типа АСО-3
и чашечные типа МС-13 (рис.11 и рис.12).
Принцип дей­ствия обоих анемометров
заключается в том, что воздух при движении
давит на легкие подвижные крылья или
чашечки прибора, которые приходят во
вращательное движение. Это движение
через систему зубчатых колес передается
стрелке, движущейся по циферблату с
делениями.

Пределы
измерений скорости движения воздуха у
крыльчатого анемометра от 0,3 до 5 м/с,
а у чашечного анемометра – от 1 до 20 м/с.
Перед работой анемометра включают с
помощью арретира передаточный механизм
и записывают начальное показание
счетчика на шкалах. Прибор устанавливают
в воздушном потоке ветроприемником
навстречу потоку и через 10-15с включают
одновременно механизм прибора и
секундомер. Через 1-2 мин механизм
анемометра и секундомер выключают,
записы­вают показания счетчика и
время его работы в секундах. По разности
конечного и начального показаний
счетчика, деленной на время в секундах,
определяют скорость движения воздуха
в м/с.

Статический
анемометр с флюгером
используют для
определения движения воздуха в свободной
атмосфере (силы ветра) по отклонению от
вертикального положения пластинки
прибора. Угол отклонения отсчитывают
по дугообразной шкале и по соответствующим
таблицам определяют скорость движения
воздуха.

Ка т а т е р м о м е т р ы
– приборы для
определения ско­рости движения воздуха
от 0,04 до 15 м/с. Кататермометры могут
иметь цилиндрический или ша­ровой
резервуар (рис.13). Поверхность резервуара
запол­нена окрашенным спиртом. Шкала
прибора разделена на градусы от 35 до
38.
Величина потери тепла с 1 см 2 поверхности резервуара прибора за
период охлаждения его от 38 до 35°С в
милликалориях называетсяфактором
кататермометра (F
).
Он имеет индивидуальное значение для
каждого прибора и отмечается на обратной
стороне шкалы прибора.

Деление
величины фактора на время охлаждения
прибора от 38 до 35°С даст величину
теплоотдачи с 1 см 2 /с в милликалориях.
Эту величину называют индексом и
обозначают буквойН
.

Правила
работы с анемометром и кататермометром.
При работе с анемометром необходимо
соблюдать следующие правила:

ось
крыльчатого анемометра при измерении
скорости должна совпадать с направлением
движения воздуха, а чашечного –
находиться в вертикальном положении;

перед
измерением скорости движения воздуха
в избранной точке записывают показания
стрелок прибора, помещают прибор с
заторможенной стрелкой на место и
пускают анемометр на холостой ход на
1-2 мин, пока крылья или чашечки не начнут
равномерно вращаться. После этого
нажатием рычажка включают счетчик и
одновременно отмечают время (в секундах).
По истечении 100с выключают счетчик
анемометра и записывают показания
стрелок; разность между вторым и первым
показаниями стрелок счетчика делят на
число секунд (100) и находят скорость
движения воздуха в м/с;

для
измерения скорости движения воздуха,
превышающей 1 м/с, в свободной атмосфере
рекомендуется применять чашечный
анемометр, а для измерения скорости
движения воздуха в вентиляционных
каналах – крыльчатый.

При
работе с кататермометром необходимо
соблюдать следующие правила:

перед
исследованием погружают резервуар
сухого кататермометра в воду, нагретую
до 60-80°С, и ждут пока спирт не заполнит
1/3 верхнего цилиндрического расширения.
После этого прибор вынимают из воды,
насухо вытирают резервуар полотенцем
и помещают неподвижно в точке исследования;

по
секундомеру следят за временем охлаждения
прибора, включая секундомер в момент,
когда столбик спирта проходит через
38°С, и выключают, когда он достигает
уровня 35°С.

полученную
величину времени охлаждения записывают
и повторяют измерения 5 раз. Данные
первого измерения, как наименее точного,
отбрасывают и из четырех измерений
выводят среднеарифметическую величину
времени охлаждения.

Вычисление
результатов.
Зная величинуН
и
температуру воздуха, определяют скорость
движения воздуха в момент измерения,
пользуясь следующими формулами:

если
скорость движения меньше 1 м/с, то
пользуются формулой:

.

где
v

–
искомая
скорость движения воздуха м/с; Н

– величина охлаждения кататермометра
(индекс); Q

– средняя температура кататермометра
36,5°С минус температура воздуха помещения
в момент наблюдения; 0,2 и 0,4 – эмпирические
коэффициенты;

при
скорости движения воздуха больше 1 м/с
пользуются формулой:

.

Обозначения
в формуле те же, что и в первой; 0,13 и 0,47
– эмпирические коэффициенты.

П
р и м е р. Фактор кататермометра 454, время
охлаждения 62с, температура воздуха в
момент исследования 12°С. Индекс равняется
454 / 62=7,32, величина Н
/
Q
=
0,298,
или округленно 0,3.

Подставив эти
величины в формулу для скоростей меньше
1 м/с, получаем:

м/с.

Для
упрощения расчетов пользуются приложением
3, в котором по величине Н /
Q

находят скорость движения воздуха.

Занятие 4.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ И ИСКУССТВЕННОЙ
ОСВЕЩЕННОСТИ.

Определение
естественной и искусственной освещенности.

В проектной и
строительной практике животноводческих
и подсобных помещений применяют два
вида нормирования естественной
освещенности
– геометрическое и
светотехническое.

Геометрическое
нормирование устанавливает отношение
площади световых предметов (остекления)
к площади пола освещаемого помещения,
или световой коэффициент (СК).

П
р и м е р. Площадь пола в помещении 1080
м 2 .
Суммарная площадь стекол 90 м 2 .
1080:90=12. В данном случае световой коэффициент
(СК) равен 1:12.

Этот
способ нормирования и контроля
освещенности весьма прост, но неточен.
Геометрический способ нормирования
освещенно­сти не учитывает многие
важные моменты: световой климат местности,
отраженный свет от потолка, ориентацию
окон по сторонам света, затемняющее
влияние противостоящих помещений и
света, конструктивные особенности
здания.

Приборы для
определения температуры воздуха и
поверхностей ограждений
. Для измерения
температуры воздуха как в помещениях,
так и вне их применяют ртутные, спиртовые
и электрические термометры.

Ртутные
термометры


имеют широкое распространение. Они
отличаются большой точностью и позволяют
измерять температуру в широких пределах
– от –35 до 375С.
Спиртовые термометры менее точны, но
дают возможность измерять низкие
температуры до –70С,
что нельзя определить ртутными
термометрами (ртуть замерзает при
–37,4С).

Термометры
градуируются в градусах Цельсия. Градус
Цельсия (С)
равен одной сотой деления температурной
шкалы между точками кипения (100С)
и замерзания воды (0С).
По значению градус Цельсия равняется
градусу Кельвина (К) – современной
единице измерения температуры. По
системе СИ 0С
равен 273,15 К и 100С
– 373,15 К.

Максимальный
термометр
(рис.
1) имеет в капиллярной трубке иглу-указатель.

Ртуть,
расширяясь при повышении температуры,
продвигает указатель по капилляру.
Когда же температура понижается и ртуть
сжимается, уходя обратно по капилляру,
указатель остается на месте, фиксируя
максимальную температуру. При измерении
температуры максимальный термометр
должен находиться в горизонтальном
положении.

Ртутные максимальные
термометры в месте перехода резервуара
в капилляр иногда имеют сужение.
Расширяющаяся при повышении температуры
ртуть легко преодолевает сопротивление
в сужении и останавливается на определенном
уровне, соответствующем наблюдаемой
температуре.

При
понижении температуры столбик ртути
остается в капилляре, так как не может
преодолеть сопротивления в суженном
месте, и, таким образом, показывает
максимальную температуру.

Для
возвращения ртути в резервуар термометр
перед употреблением сильно встряхивают.

Минимальный
термометр

бывает только спиртовым. В просвете
капилляра термометра имеется указатель
– стеклянный штифтик, который перед
началом измерения температуры подводят
к верхнему уровню спирта. Спирт, расширяясь
при повышении температуры, свободно
проходит мимо указателя, который остается
на месте. При понижении же температуры
спирт сжимается и увлекает за собой в
силу поверхностного натяжения указатель.
Поэтому верхний конец указателя всегда
фиксирует минимальную температуру,
наблюдавшуюся в период ее измерения.

Электротермометры.

Электрические
термометры (рис. 2) ос­нованы на
полупровод­ни­ках. В этих приборах
используют микротер­мисторы, которые
изменяют свое электриче­ское
сопротивление при незначительных
колебаниях температуры. Электротермометры
используются для измерения температуры
воздуха в помещениях, ограждаю­щих
конструкций (стен, потолков, полов),
подстилки и т.п.

Термограф
М-16
(рис. 3)
применяют для непрерывной (по часам и
дням) регистрации измерений температуры
воздуха. Выпускают его двух типов:
суточные с продолжительностью одного
оборота барабана часового механизма
26 ч; недельные с продолжительностью
одного оборота барабана часового
механизма 176 ч.

Термограф
состоит из датчика температуры,
биметаллической пластинки, передаточного
механизма, стрелки с пером, барабана с
часовым механизмом и корпуса. Принцип
работы его основан на свойстве
биметаллической пластинки изменять
кривизну в зависимости от температуры
воздуха. Изменения изгиба биметаллической
пластинки передаются стрелке с пером,
которое, поднимаясь и опускаясь, чертит
на вращающемся барабане, покрытом
специальной диаграммной лентой,
температурную кривую (термограмму).

Правила
измерения температуры воздуха.

Температуру
воздуха в помещениях измеряют в разное
время суток в 2-3 точках по вертикали
(на уровне лежания, стояния животных
и на высоте роста обслуживающего
персонала). Измерения по горизонтали
берут следующие: середина помещения и
два угла по диагонали на расстоянии 3
м от продольных стен и 0,8-1м от торцовых.

Термометр
или термограф необходимо располагать
так, чтобы на него не действовали прямые
солнечные лучи, тепло от нагревательных
установок и приборов, охлаждения от
окон и вентиляционных каналов.

Продолжительность
измерения температуры в каждой точке
должна быть не менее 10 мин с момента
установки термометра.

ОПРЕДЕЛНИЕ
АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

Атмосферное
давление измеряется высотой ртутного
столба, уравновешивающего это давление.
Нормальным

давлением принято считать 760 мм рт. ст.,
или единицу бар. Один бар соответствует
давлению 750,06 мм рт. ст. Бар разделяется
на 1000 миллибар (мбар). Отсюда 1 мбар равен
0,75 мм рт. ст., а давление в 1 мм рт. ст.
соответствует 1,33 мбар. В последнее время
давление выражается в единицах Паскаля
(Па). По этой системе нормальное давление
равняется 1013 Па.

Приборы.


Атмосферное давление измеряют ртутными
барометрами и металлическими
барометрами-анероидами. Ртутные барометры
бывают сифонные и чашечные.

Ртутный
сифонный барометр

представляет собой вертикальную трубку
из белого стекла, изогнутую на 180
и заполненную ртутью (рис. 4). Длинный
конец трубки запаян, а короткий конец
открыт. Давление атмосферы принимается
открытым концом: при повышении его
уровень ртути в коротком конце понижается,
что соответственно, показывает повышение
уровня ртути в запаянном колене.

Чашечный
барометр

состоит из чугунной чашки с ртутью,
закрытая сверху, но сообщающаяся через
отверстие с атмосферным воздухом.
Стеклянную трубку барометра длиной
около 80 см укрепляют нижним открытым
концом в крышке чашки. Трубку наполняют
ртутью и погружают нижним концом в чашку
с ртутью. Трубка защищена латунной
оправой, на верхней части которой
нанесена шкала. В верхней части трубки
под запаянным концом образуется
торичеллиева пустота. Изменение
атмосферного давления передается на
поверхность ртути в чашке, что, в свою
очередь, влияет на уровень ртути в
трубке: при повышении атмосферного
давления возрастает уровень ртути в
трубке, и наоборот.

Барометр-анероид

(рис.5). Его важнейшая часть – полая
тонкостенная металлическая коробка с
гофрированным дном и крышкой или
тонкостенная плоская трубка, согнутая
в виде подковы. Коробка или трубка
заполнены разреженным воздухом (до
50-60 мм рт. ст.). В результате колебаний
атмосферного давления сдавливаются
или выпячиваются стенки коробки или же
разгибаются и сгибаются концы трубки.
Эти изменения через систему рычагов
передаются стрелке, движущейся по
циферблату.

Барограф

(рис.6) применяют для длительных наблюдений
за изменениями атмосферного давления
и их записи. Главнейшая его часть, как
и в барометрах-анероидах, — тонкостенная,
металлическая коробка с разреженным
воздухом, воспринимающая изменения
давления воздуха. Через систему рычагов
изменения объема коробки передаются
на стрелку с писчиком. На разграфленной
ленте барабана, так же как и у термографа,
вычерчивается кривая колебаний
атмосферного давления за сутки или за
неделю.

Занятие 2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ

ВОЗДУХА

Для
суждения о влажности воздуха в помещениях
и вне их определяют их абсолютную
влажность, относительную влажность,
дефицит насыщения и точку росы.

Абсолютная
влажность


– это количество водяных паров в 1м 3
воздуха при нормальных показателях
температуры и атмосферного давления
(Т=0С,
В=760 мм рт.ст.). Обозначается буквой А
,
измеряется в мм рт.ст.

Максимальная
влажность


– количество водяных паров, насыщающих
до предела 1м 3
воздуха при данной температуре и
атмосферном давлении. Обозначается
буквой Е
,
измеряется в мм рт.ст.

Относительная
влажность


– отношение абсолютной влажности к
максимальной влажности, выраженное в
%. Обозначается буквой R

.

Дефицит
насыщения


– это разница между максимальной и
абсолютной влажностью. Обозначается
буквой D
,
измеряется в мм рт.ст.

Точка
росы

–
это максимальная температура при которой
водяные пары насыщаются до предела и
переходят в воду. Обозначается – Тр
.

Абсолютную
влажность воздуха определяют психрометрами,
а относительную – гигрометрами и
гигрографами.

Наиболее
часто в практике исследований пользуются
статиче­скими (рис.7) или динамическими
(аспирационными) психрометрами (рис.8).

Статический
психрометр Августа

состоит из двух одинако­вых термометров
(ртутные, в новых моделях спиртовые),
укрепленных в одном штативе на расстоянии
4-5 см друг от друга. Резервуар одного из
термометров (влажного) обернут кусочком
батиста; конец обертки свернут жгутом
и погружен в стаканчик (в новых моделях
– в расширен­ный конец изогнутой
трубки-пробирки). Уровень воды в стаканчике
должен находиться на расстоянии 2-3 см
от нижнего конца резервуара. Стаканчик
(трубку) наполняют дистиллированной
водой. В силу капиллярности материал
постоянно смачивается, и с шари­ка
термометра непрерывно испаряется вода.
Это вызывает потерю тепла пропорционально
скорости испарения. В связи с этим и
показания температуры на влажном
термометре ниже, чем на рядом расположенном
сухом. Разность показаний обоих
термометров и берется за основу расчетов.

Аспирационный
психрометр Ассмана

дает весьма точные показания. Он состоит,
так же как и статический психрометр, из
двух одинаковых термометров. Резервуар
каждого из них окружен двумя металлическими
гильзами для защиты от тепловой радиации.
Гильзы переходят в общую трубку с
небольшим аспирационным вентилятором
у верхнего конца.Вентилятор
приводится в движение пружиной, которую
заводят ключом.

Ход
определения и вычисление результатов.

При опреде­лении абсолютной влажности
статическим психрометром прибор
устанавливают в точке исследования,
обертку влажного термометра погружают
в стаканчик с водой. Оставляют в покое
прибор на 10-15 мин, следя за тем, чтобы на
прибор не влияли источники тепла (лампы,
печи и пр.), а также случайные движения
воздуха (ходьба, открывание дверей).
После указанного срока записывают
показания сухого и влажного термометров
с точностью до 0,1°С. По разнице показаний
термометров определяют относительную
влажность в % по таблице, имеющейся на
приборе, если ее нет, то по приложению
№ 1.

Р а с ч е т. Абсолютную
влажность воздуха по показаниям сухого
и влажного термометров вычисляют по
формуле Реньо:

,

где
А –
абсолютная
влажность, выражаемая напряжением
паров, мм рт.ст.; Е
–
максимальная
упругость водяных паров при температуре
влаж­ного термометра (эту величину
находят по таблице (Приложение № 2), мм
рт.ст.; а –
психрометрический
коэффициент, зависящий от скорости
движения воздуха (см. ниже); Т
1
–
температура
в момент отсчета, показываемая сухим
термометром, ° С; Т
2
–
температура, показываемая влажным
термометром, ° С; В
–
барометрическое
давление при наблюдении, мм рт.ст.

П р и м е р вычисления
абсолютной влажности воздуха. Определение
проводили статическим (стационарным)
психрометром при следующих данных:
показания сухого термометра 12,5°С,
показания влажного термометра 11,2° С,
барометрическое давление 755 мм рт. ст.,
психромет­рический коэффициент
0,0011, максимальная упругость пара при
11,2° С (по приложению № 2) 9,92 мм рт. ст.

Вводим в приведенную
выше формулу эти величины:

А

= 9,92 – 0,0011 (12,5 – 11,2) 755 = 8.84 мм рт. ст.

Зная
эту величину, можно вычислить ее
процентное отношение к
максимальной
влажности воздуха при данной температуре
(температура сухого термометра), т. е.
относительную влажность воздуха. Для
этого пользуются формулой:

,

где R – относительная
влажность воздуха, %; А – найденная
абсолютная влажность воздуха, мм рт.
ст.; Е – максимальная упругость водяных
паров, мм рт. ст. при температуре сухого
термометра (температура воздуха в момент
наблюдений). Ее находят по таблице
(Приложение № 2); в нашем примере она
равна 10,8 мм рт. ст.

Подставляем
найденные величины в формулу:

,

Правила
работы с аспирационным психрометром.

Для смачивания обертки влажного
термометра этого психро­метра применяют
резиновую грушу с пипеткой. Грушей
поднимают воду в пипетке на 2/3 ее длины
и задерживают на этом уровне при помощи
зажима. Пипетку вводят полностью в
гильзу влажного термометра и смачивают
обертку резервуара.

Показания
термометра отсчитывают летом через 4-5
мин, а зимой через 15 мин после начала
работы вентилятора. В последнем случае
пружинный завод вентилятора приходится
заводить дважды.

Абсолютную влажность
при пользовании этим психрометром
вычис­ляют по формуле:

,

где А – абсолютная
влажность, мм рт. ст.; Е – максимальное
напряже­ние водяных паров при
температуре влажного термометра; 0,5 –
постоянная величина (психрометрический
коэффициент); Т – температура сухого
термометра; Т – температура влажного
термометра; В – баро­метрическое
давление в момент исследования; 755 –
среднее барометрическое давление.

П
р и м е р. Абсолютная влажность воздуха
при Т=15 о
С, Т1 =12,5° С. В =758 мм и Е (находят по
приложению № 2) = 10,8

6
– диаграммная лента

мм

Относительная
влажность воздуха в нашем примере равна:

,

Приборы
для определения относительной влажности
воздуха.
Для определения относительной
влажности возду­ха применяют гигрометры
– приборы, действие которых основано
на способности обезжиренного в эфире
челове­ческого волоса удлиняться при
повышении относительной влажности
воздуха и укорачиваться при ее понижении.

Гигрометр
волосяной в круглой оправе М-68
(рис.9)
представляет собой металлический корпус
со шкалой с делениями в процентах
относительной влажности воздуха. Внутри
корпуса имеется датчик влажности и
механизм для закрепления и перемещения
стрелки по шкале. Установка стрелки на
заданное деление производится
регулировочным винтом. Диапазон измерения
относительной влажности в пределах от30 до 100 %. Прибор
можно использовать для работы при
температуре от –30 до 45° С.

Гигрограф
М-21
(метеорологиче­ский) применяют
для непрерывной записи изменения
относительной влажности воз­духа от
30 до 100 % при температуре от –30 до 45° С.
Приборы выпускают двух ­ти­пов:
суточные и недельные с продолжи­тельностью
одного оборота барабана часо­вого
механизма 26 и 176 ч.

Гигрограф
(рис.10) состоит из дат­чика (1) и пучка
обезжиренных человече­ских волос,
закрепленных концами во втулках

металлического
кронштейна и за­щищенных от повреждений
ограждением; передаточного механизма
(2), стрелки с пером (3), барабана с часовым
механизмом (4) и корпуса (5). Перед работой
укрепляют на барабане диаграммную
ленту, заводят часовой механизм и
заполняют перо специальными чернилами.
На диаграммной ленте записывают дату
и время начала и конца регистра­ции.
Прибор для записи относительной влажности
ставят на опреде­ленную высоту строго
горизонтально.

Рис.
10. Гигрограф типа М-21.

1
– корпус, 2 – датчик-пучок обезжиренных
волос,

3
– коррекционный винт, 4 – стрелка с
пером,

5
– барабан с часовым механизмом,

6
– диаграммная лента

Занятие 3.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ
ВОЗДУХА

Приборы для
определения скорости движения воздуха.

Скорость
движения воздуха измеряют в животноводческих
помещениях, при исследовании работы
вентиляции и в открытой атмосфере.
Выражают ее в метрах в секунду (м/с).
Используют для измерения анемометры и
кататермометры. Анемометрами изме­ряют
большие скорости движения воздуха, а
кататермометрами – скорости меньше
0,5 м/с.

Анемометры
различают ди­намические и статические.
Первы­ми определяют скорость движе­ния
воздуха по числу оборотов, вторыми –
по отклонению пла­стинки или шара.

Динамические
анемометры

бывают двух типов: крыльчатые типа АСО-3
и чашечные типа МС-13 (рис.11 и рис.12).
Принцип дей­ствия обоих анемометров
заключается в том, что воздух при движении
давит на легкие подвижные крылья или
чашечки прибора, которые приходят во
вращательное движение. Это движение
через систему зубчатых колес передается
стрелке, движущейся по циферблату с
делениями.

Пределы
измерений скорости движения воздуха у
крыльчатого анемометра от 0,3 до 5 м/с,
а у чашечного анемометра – от 1 до 20 м/с.
Перед работой анемометра включают с
помощью арретира передаточный механизм
и записывают начальное показание
счетчика на шкалах. Прибор устанавливают
в воздушном потоке ветроприемником
навстречу потоку и через 10-15с включают
одновременно механизм прибора и
секундомер. Через 1-2 мин механизм
анемометра и секундомер выключают,
записы­вают показания счетчика и
время его работы в секундах. По разности
конечного и начального показаний
счетчика, деленной на время в секундах,
определяют скорость движения воздуха
в м/с.

Статический
анемометр с флюгером
используют для
определения движения воздуха в свободной
атмосфере (силы ветра) по отклонению от
вертикального положения пластинки
прибора. Угол отклонения отсчитывают
по дугообразной шкале и по соответствующим
таблицам определяют скорость движения
воздуха.

Ка т а т е р м о м е т р ы
– приборы для
определения ско­рости движения воздуха
от 0,04 до 15 м/с. Кататермометры могут
иметь цилиндрический или ша­ровой
резервуар (рис.13). Поверхность резервуара
запол­нена окрашенным спиртом. Шкала
прибора разделена на градусы от 35 до
38.
Величина потери тепла с 1 см 2 поверхности резервуара прибора за
период охлаждения его от 38 до 35°С в
милликалориях называетсяфактором
кататермометра (F
).
Он имеет индивидуальное значение для
каждого прибора и отмечается на обратной
стороне шкалы прибора.

Деление
величины фактора на время охлаждения
прибора от 38 до 35°С даст величину
теплоотдачи с 1 см 2 /с в милликалориях.
Эту величину называют индексом и
обозначают буквойН
.

Правила
работы с анемометром и кататермометром.
При работе с анемометром необходимо
соблюдать следующие правила:

ось
крыльчатого анемометра при измерении
скорости должна совпадать с направлением
движения воздуха, а чашечного –
находиться в вертикальном положении;

перед
измерением скорости движения воздуха
в избранной точке записывают показания
стрелок прибора, помещают прибор с
заторможенной стрелкой на место и
пускают анемометр на холостой ход на
1-2 мин, пока крылья или чашечки не начнут
равномерно вращаться. После этого
нажатием рычажка включают счетчик и
одновременно отмечают время (в секундах).
По истечении 100с выключают счетчик
анемометра и записывают показания
стрелок; разность между вторым и первым
показаниями стрелок счетчика делят на
число секунд (100) и находят скорость
движения воздуха в м/с;

для
измерения скорости движения воздуха,
превышающей 1 м/с, в свободной атмосфере
рекомендуется применять чашечный
анемометр, а для измерения скорости
движения воздуха в вентиляционных
каналах – крыльчатый.

При
работе с кататермометром необходимо
соблюдать следующие правила:

перед
исследованием погружают резервуар
сухого кататермометра в воду, нагретую
до 60-80°С, и ждут пока спирт не заполнит
1/3 верхнего цилиндрического расширения.
После этого прибор вынимают из воды,
насухо вытирают резервуар полотенцем
и помещают неподвижно в точке исследования;

по
секундомеру следят за временем охлаждения
прибора, включая секундомер в момент,
когда столбик спирта проходит через
38°С, и выключают, когда он достигает
уровня 35°С.

полученную
величину времени охлаждения записывают
и повторяют измерения 5 раз. Данные
первого измерения, как наименее точного,
отбрасывают и из четырех измерений
выводят среднеарифметическую величину
времени охлаждения.

Вычисление
результатов.
Зная величинуН
и
температуру воздуха, определяют скорость
движения воздуха в момент измерения,
пользуясь следующими формулами:

если
скорость движения меньше 1 м/с, то
пользуются формулой:

.

где
v

–
искомая
скорость движения воздуха м/с; Н

– величина охлаждения кататермометра
(индекс); Q

– средняя температура кататермометра
36,5°С минус температура воздуха помещения
в момент наблюдения; 0,2 и 0,4 – эмпирические
коэффициенты;

при
скорости движения воздуха больше 1 м/с
пользуются формулой:

.

Обозначения
в формуле те же, что и в первой; 0,13 и 0,47
– эмпирические коэффициенты.

П
р и м е р. Фактор кататермометра 454, время
охлаждения 62с, температура воздуха в
момент исследования 12°С. Индекс равняется
454 / 62=7,32, величина Н
/
Q
=
0,298,
или округленно 0,3.

Подставив эти
величины в формулу для скоростей меньше
1 м/с, получаем:

м/с.

Для
упрощения расчетов пользуются приложением
3, в котором по величине Н /
Q

находят скорость движения воздуха.

Занятие 4.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ И ИСКУССТВЕННОЙ
ОСВЕЩЕННОСТИ.

Определение
естественной и искусственной освещенности.

В проектной и
строительной практике животноводческих
и подсобных помещений применяют два
вида нормирования естественной
освещенности
– геометрическое и
светотехническое.

Геометрическое
нормирование устанавливает отношение
площади световых предметов (остекления)
к площади пола освещаемого помещения,
или световой коэффициент (СК).

П
р и м е р. Площадь пола в помещении 1080
м 2 .
Суммарная площадь стекол 90 м 2 .
1080:90=12. В данном случае световой коэффициент
(СК) равен 1:12.

Этот
способ нормирования и контроля
освещенности весьма прост, но неточен.
Геометрический способ нормирования
освещенно­сти не учитывает многие
важные моменты: световой климат местности,
отраженный свет от потолка, ориентацию
окон по сторонам света, затемняющее
влияние противостоящих помещений и
света, конструктивные особенности
здания.