Контрольные вопросы

1. Какие волны называются звуковыми? Какой диапазон частот соответствует слышимым звукам?

2. Какие звуки относятся к шумам? Что представляет собой шум с физической и физиологической точек зрения? Какой тип спектра соответствует шуму?

3. Что называется октавой? Что такое октавная частота? Как её найти? Сколько октавных полос выделяют в «белом» шуме?

4. Какое воздействие оказывает шум на человека? Какие меры борьбы с шумами предусмотрены в строительной практике?

5. На каком принципе работает шумомер? Какой акустический параметр он измеряет? Каково назначение акустических фильтров?

6. Что называется уровнем интенсивности и уровнем звукового давления? В каких единицах они выражаются?

7. Что называется порогом слышимости? Какие значения интенсивности и звукового давления соответствуют порогу слышимости на стандартной частоте 1000 Гц?

8. Что называется звукопоглощением и как можно объяснить это явление? Что называется коэффициентом звукопоглощения и от чего он зависит?

9. Что понимают под эффективной площадью звукопоглощения? Что называется средним коэффициентом звукопоглощения?

10. На какие типы делят строительные материалы и конструкции по механизму звукопоглощения?

11. На каком принципе работает резонатор Гельмгольца и как это свойство используется в строительной практике?

12. Как в данной работе оценивается коэффициент звукопоглощения?

13. Как зависит коэффициент звукопоглощения различных строительных материалов от частоты? Какой из предложенных образцов наиболее эффективен по отношению к звукопоглощению?

14. Что понимают под звуковым давлением? Дайте определения основных характеристик звуковых волн.

15. Как зависит уровень шума от расстояния до источника?

16. Какое влияние оказывают температура и влажность воздуха на снижение уровня шума?

Лабораторная работа № 2 изучение распределения температуры и влажности воздуха в помещении

Цель работы: освоение методов оценки микроклимата помещения, предназначенного для жилья или работы человека: измерение температуры, влажности воздуха и скорости его движения.

Приборы и принадлежности: психрометр Августа (3 шт.); рулетка, барометр; комбинированный прибор EXTECH 45170 для измерения температуры, влажности и скорости движения воздуха.

Краткие теоретические сведения

Качество микроклимата в помещении должно соответствовать совокупности технологических и гигиенических норм и требований. Основным фактором, определяющим микроклимат помещения, является состояние воздушной среды: достаточный запас воздуха для дыхания, благоприятные для человека температура воздуха, влажность и скорость его движения. Температура является количественной мерой интенсивности теплового движения молекул: чем выше температура, тем больше скорость их хаотического движения. Температура – это параметр состояния среды. В случае термодинамического равновесия она одинакова для всех тел, составляющих замкнутую систему. Это свойство лежит в основе всех методов измерения температуры. Простейший способ измерения температуры основан на тепловом расширении жидкостей (жидкостные термометры) и твердых тел (биметаллические датчики). При нагревании и те, и другие расширяются, а при охлаждении их размеры уменьшаются. Соответствующая закономерность имеет вид:

где V₀ и V – соответственно объем жидкости при 0 ºС и произвольной температуре t ⁰C, α – коэффициент теплового расширения (величина, для данной жидкости постоянная).

При нагревании жидкости на Δt ºC ее объем возрастает на величину ΔV = αV₀Δt, то есть изменение объема жидкости происходит строго пропорционально изменению температуры. На этом принципе и основан способ измерения температуры с помощью жидкостного термометра, в котором термометрическим телом является жидкость (ртуть, спирт и др.), а термометрическим параметром – ее объем.

Аналогично рассуждая, можно показать, что изменение длины металлического образца происходит строго пропорционально изменению температуры: Δl = αl₀Δt.

Другим важным параметром, характеризующим микроклимат помещения, служит влажность воздуха, которая характеризует степень насыщения воздуха водяными парами.

Количество водяных паров, содержащихся в единице объема воздуха, называется абсолютной влажностью (плотность водяных паров):

,

где V – объем помещения (м³), m_п – масса водяных паров (в граммах), содержащихся в рассматриваемом объеме, ρ_п – абсолютная влажность или плотность водяных паров (г/м³).

В теплотехнических расчетах вместо плотности ρ_п часто используют величину, называемую упругостью водяного пара. Под упругостью Р_п водяных паров понимают парциальное давление водяного пара в рассматриваемом объёме (при условии «удаления» из помещения других составляющих воздуха). Измеряется Р_п в мм. рт. ст. или в паскалях (Па).

Плотность и упругость водяных паров связаны между собой эмпирической формулой:

,

где k = 1,06 c²/м² – коэффициент пропорциональности, найденный экспериментальным путем, – коэффициент теплового расширения воздуха, – температура воздуха в °С.

Опыт показывает, что с повышением температуры увеличивается упругость и плотность водяного пара, достигая при заданных значениях атмосферного давления и температуры воздуха некоторых предельно возможных значений, которые соответствуют насыщенному пару. Значения Р_нас и ρ_нас для диапазона температур от 0 до 30 °С при нормальном атмосферном давлении Р₀ = 755 мм. рт. ст. = 10⁵ Па приведены в табл. 2.1.

Так как абсолютная влажность воздуха при одном и том же содержании влаги зависит от температуры, для объективной характеристики влажности воздуха вводят понятие относительной влажности.

, , (2.4)

где Р и ρ – реальные значения упругости и плотности пара при данной температуре; Р_нас и ρ_нас – упругость и плотность насыщенного пара при той же температуре.

Таблица 2.1

t °С	Рнас, мм. рт.ст.	ρнас, г/м3	t °С	Рнас, мм. рт.ст.	ρнас, г/м3
0	4,58	4,8	18	15,48	15,4
4	6,10	6,4	20	17,54	17,3
6	7,01	7,3	22	19,83	19,4
8	8,05	8,3	24	22,38	22,8
10	9,12	9,4	26	25,21	25,4
12	10,52	10,7	28	28,35	27,4
14	11,99	12,1	30	31,82	30,3
16	13,63	13,6

Анализируя табл. 2.1 плотностей насыщенного пара и формулы (2.4), можно установить взаимосвязь между параметрами микроклимата (температурой, влажностью и упругостью паров). Так, при определённом содержании пара в воздухе упругость (Р = const), повышение температуры сопровождается увеличением упругости насыщенного пара (см. табл. 2.1), что приводит к уменьшению относительной влажности. Поэтому изменить относительную влажность можно только путем изменения содержания влаги в воздухе.

Температура, при которой относительная влажность равна 100 %, то есть Р = Р_нас и ρ = ρ_нас, называется точкой росы, поскольку даже незначительное понижение температуры воздуха приводит к уменьшению Р_нас и ρ_нас, и, как следствие, к конденсации влаги на окружающих предметах. Выпадает роса.

Для измерения относительной влажности существует несколько методов. Наиболее широко используется метод, основанный на психрометрическом эффекте, основанный на том, что увлажненный термометр показывает температуру более низкую, чем сухой, поскольку для испарения влаги с его поверхности требуется энергия, которая отбирается от самого термометра. Вследствие чего между сухим и влажным термометром возникает так называемая психрометрическая разность температур. Эта разность оказывается тем больше, чем меньше влаги содержится в воздухе, и тем интенсивнее идёт испарение с поверхности увлажненного термометра.

П риборы, действие которых основано на использовании психрометрического эффекта, называются психрометрами. Одним из них является психрометр Августа, который состоит из двух одинаковых термометров, укрепленных на общей панели 1 (рис. 2.1). Под одним из них располагается сосуд 2 с водой. Резервуар этого термометра смачивается с помощью фитиля 3 из гигроскопической ткани, нижняя кромка которого погружена в воду на 15–20 мм.

П

Рис. 2.1

оказания психрометра Августа зависят oт скорости движения воздуха в помещении. Поэтому его следует располагать в местах, исключающих сквозняки, вдали от отопительных приборов.

Методика определения влажности с помощью психрометра Августа сводится к измерению температуры по шкале сухого термометра и нахождению психрометрической разности температур Δt = t_c – t_вл между показаниями сухого и влажного термометров.

Относительная влажность определяется с помощью психрометрической таблицы (Приложение I) по показаниям сухого термометра и найденной разности температур Δt. В случае отсутствия в таблице нужных значений t_c и Δt для определения относительной влажности применяют метод линейного интерполирования, полагая, что существует линейная зависимость между значениями температуры и влажности.

Комфортные условия для работы и отдыха человека в частности предполагают наличие оптимальных значений температуры и влажности, не допуская резких колебаний этих величин, а также неконтролируемых движений воздуха (сквозняков).

Составить представление о распределении температуры и влажности в помещении можно, вычислив градиенты температуры и влажности в горизонтальном (ось х) и вертикальном (ось y) направлениях:

и ,

и .

Максимальному комфорту отвечают условия распределения параметров микроклимата, близкие к равновесному состоянию, т. е. когда градиенты температуры и влажности близки к нулю.