3.2. Методы и приборы для измерения параметров микроклимата

Измерение температуры воздуха в поме­щениях обычно сочетают с определением его влажности и производят по сухому термометру психрометра. Для определения абсолютной и от­носительной влажнос­ти воздуха он имеет два термометра: су­хой и «влажный» (рис. 1-3).

Резервуар влажного термометра покрыт тканью, опущенной в воду. Испаряясь, вода охлаждает «влаж­ный» термо­метр, по­этому его по­ка­зания всегда ниже показаний сухого термо­метра. От­но­сительную влажность воздуха определяют по разно­сти по­казаний су­хого и «влаж­ного» термометров с помощью психромет­риче­ских таб­лиц (прил. 1) или по психрометрическому графику (рис. 4) или рассчи­ты­вают по форму­лам. Психрометры бывают переносными (тип Ассмана, рис. 1-2) и ста­ционарными (тип Августа, рис. 3).

При выполнении лабораторной работы ис­пользуется аспираци­он-ный психро­метр Ассмана, показан­ный на рис. 1-2. Он сос­тоит из двух ртутных тер­мо­метров, имеющих шкалу на 50 °С. Шарик термометра, на-зываемого «влажным», обёрнут тон­кой тканью, которая смачивается.

Рис. 1. Психрометры Ассмана с механическим и электрическим приводом

Оба тер­мометра заклю­чены в металличе­скую оправу, а их шарики находятся в двойных металличес­ких гильзах, что исключает влияние теплового излучения на показания термомет­ров. В головке психро-метра Ассмана есть вен­тиля­тор с ча­совым механиз­мом (при механиче­ском приводе) или с электрическим приводом, про­дувающий воздух мимо шариков термомет­ров с посто­янной скоростью (около 4 м/с).

Абсолютной влажностью ρ, г/м³, называ­ется массовое количест­во водяного пара, содер­жаще­гося в 1 м³ влажного воздуха, а относи­тель­ной влажностью – от­ношение абсолютной влаж­ности воздуха к его максимально возможной влажности при такой же температуре:

ψ = (ρ/ρ_м)100, %. (2)

Психрометром пользуются следующим об-разом: 1 – пипеткой увлажняют обёртку «влаж-ного» термометра, держа психрометр вертикально головкой вверх, чтобы избежать залива-ния воды в гильзы и головку прибора; 2 – заводят механизм до отказа и помещают его в рабочую зону помещения (1,5–2 м от пола); 3 – через 3–5 минут при работе вентилятора произ­водят отсчёт; 4 – записывают показания термо­метров; 5 – определяют относительную влажность воздуха по психрометрическому графику (рис. 4). Для прямого определения относитель­ной влажности применяют гиг­рометры (рис. 5, 6) и гигро­графы.

Рис. 2. Психрометр Ассмана: 1 – головка; 2 – термометр; 3 – защитная трубка

Рис. 3. Психрометр (гигрометр психрометрический) ВИТ-1 (типа Августа)

Показанный на рис. 5 измеритель темпера­туры и влажности ТКА-ТВ предназна­чен для измерения в по­мещениях температуры воз­духа от 0 °С до 50 °С и относительной влажности воздуха в интервале от 10% до 98%. Погрешность измерения температуры при температуре окружающего воздуха 20±5 °С не более ±0,5 °С, а относительной влажности при температуре 20±5 °С - не более ±5%. Его используют учебные заведения, предприятия и организации (службы охраны труда и техники безопасности, службы главного энергетика), научные центры, центры метрологии и сертификации, центры Госсанэпиднадзора.

Волосяные гигрометры (рис. 6) основаны на способности человеческого волоса удлиняться (из-за гигроскопичности) во влажном сос-тоянии и укорачиваться - в сухом состоянии. Изменение длины волоса при разной относительной влажности воздуха передаётся с помощью системы передач стрелке прибора, пока­зывающей на шкале прибора процент отно­сительной влажно­сти воздуха на разлинованной бумаге.

Температура сухого термометра

Рис. 4. Психрометрический график

Пример. Измеренные температуры сухого и «влажного» термометров в помещении равны соответственно 25°С и 19,5°С. Величины температур «влажного» термометра, отложенные на самой верх-ней линии рис. 4, изменяются от -5°С до 30°С. Найдя точку пересечения пунктирных линий на психрометрическом графике (рис. 4), определяем относительную влажность воздуха, равную в этом случае 60%.

Предел измерения гигрометров и гигрографов – от 0 до 100% при температуре от –50 °С до +50 °С. Гигрограф имеет самописец, строящий график из­менения относительной влажности воздуха на бумаге.

Для измерения скорости движения воздуха используют анемометры различных конструкций. Выбор типа анемометра опре­деляется величиной измеряемой скорости движения воздуха. Большие скорости движения воздуха измеряют чашечными (пределы изме­рения – от 1 до 30 м/c) и крыльчатыми (пределы измерения – от 1 до 10 м/с) анемометрами.

Чашечные анемометры (рис. 7) воспринимают движение воздуха четырьмя алюминиевыми полушариями, а крыльчатые анемометры – колесом с пластинками, вращающимися под давлением потока воздуха. Это движение передаётся стрелкам, движущимся по градуированным циферблатам, по которым производят отсчёт.

Рис. 5. Измеритель температуры и влаж­ности ТКА-ТВ	Измеряют скорость движения воздуха так: записав исходное положение стрелок на циферблатах (прибор на ноль не ставится) и отсоединив с помощью рычажка на боковой стороне прибора движущуюся часть прибора от стрелок, помещают прибор в поток воздуха так, чтобы ось вращения была параллельна (а крыльев или чашек – перпендикулярна) направлению потока воздуха, дают крыльям (чашкам) анемометра преодолеть инерцию прибора и набрать максимальную скорость. Затем обратным поворотом рычага включают стрелки и сразу записывают показания по положению стрелок и фиксируют время.

Рис. 6. Волосяной гигрометр Рис. 7. Чашечный анемометр

Записав новые показания стрелок и вычитая первые показания из вторых, делят полученный результат на время между этими замерами (в секундах). Если деления анемометра проградуированы не в метрах, то полученный результат (число делений в секунду) умножают на поправку, указанную в прилагаемом к прибору паспорте, или пересчитывают по тарировочному графику, который должен прилагаться к техническому описанию анемометра (приложение 3).

Параметры микроклимата при оптимальном и допустимом классах условий труда могут оцениваться как по критериям производственных помещений в холодный период года, так и по температурному индексу WBGT (Wet Body Global Temperature) или Индексу тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс). Индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс) является эмпирическим показателем, характеризующим совместное действие на организм человека параметров микроклимата (температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения). ТНС-индекс рекомендуется использовать для интегральной оценки тепловой нагрузки среды на рабочих местах, на которых скорость движения воздуха не превышает 0,6 м/с, а интенсивность теплового облучения – до 1200 Вт/м². Температуру шарового термометра и ТНС-индекс можно определять с помощью различных модификаций шаровых термометров, в том числе показанных на рис. 8.

Шаровой термометр (чёрный шар или сфера Вернона) используется для проведения замеров индекса тепловой нагрузки среды (ТНС-индекса). Им также можно определить направленный со всех сторон поток теплового облучения работников при гигиенической оценке микроклимата всех видов производственных, жилых, административных и учебных помещений в соответствии с ГОСТ 30494-2011 [8] и другими нормативными документами при специальной оценке условий труда [54], определении классов условий труда в производственных, учебных и других помещениях и вне их.		Рис. 8. Шаровые термометры

Рис. 9. Измеритель параметров микроклимата «Метеоскоп-М» (слева)

и его использование вместе с шаровым термометром (справа)

Измеритель параметров микроклимата «Метеоскоп-М» (рис. 9) предназначен для измере­ний параметров микроклимата (температуры, относительной влажности, давления, скорости движения воздуха) на рабочих местах, в жилых и общественных зданиях и на открытых террито­риях. В комплекте его поставки может быть шаровой термометр для измере­ния индекса тепловой нагрузки среды и интенсивности тепло­вого IR (Infra Red) облуче­ния. Он имеет жидкокристалли­ческий дисплей, встроенные часы, порт RS-232 и ком­плект программного обеспечения «НТМ-Метео» для автоматизации записи и анализа данных на персональ­ном компьютере.

Рис. 10. Инфракрасный термометр (пирометр) «Кельвин 911»

Инфракрасный термометр (пиро­метр) «Кельвин 911» (рис. 10) предна­з-начен для бесконтактного измерения температуры поверхнос­ти твёрдых материалов и жид­кости. Диапазон из­мерения температуры – от -40 °С до +350 °С. Ди-апазон рабочих темпера­тур – от -20 °С до +50°С. Погреш­ность измерения – от 0,5 °С до 3°С. Время измерения – менее 0,2 сек. Разреше­ние – 0,1 °С. В термометре «Кельвин 911» есть фонарик и свето­вой, звуковой и вибрационный сигналы о превыше­нии пороговой температуры.