Життєдіяльність людини неодмінно супроводжується утворенням тепла внаслідок біохімічних процесів, що відбуваються в тканинах і органах. У стані спокою доросла людина в середньому продукує тепла 3,34-6,27 кДж/кг маси тіла за 1 год. Залежно від характеру і важкості роботи, яка виконується, теплопродукція людини коливається в широких межах і під чіс виконання важкої роботи може сягати 2000 кДж/год і більше.
Якщо повністю буде виключено можливість віддачі тепла в навколишнє середовище, температура тіла людини може протягом відносно короткого проміжку часу підвищуватись до 42-44 С, і внаслідок денатурації білків та інших причин така гіпертемія неминуче призведе до смерті. Тому для нормальної життєдіяльності людини дуже важливим є забезпечення адекватної віддачі тепла в навколишнє середовище, тобто дотримання ізотермії, за якої кількісні показники теплопродукції будуть наближені до відповідних показників тепловіддачі. Для забезпечення потрібної нормальної температури тіла в процесі філо- та ентогенезу людини у неї сформувався складний механізм терморегуляції з двома основними складовими: теплопродукцією (фізичною і хімічною) і тепловіддачею.
Серед шляхів віддачі тепла людиною головним є віддача через шкіру, на яку припадає понад 85% від усієї тепловіддачі. Ще 15% припадає на нагрівання повітря, яке вдихається, та процеси травлення.
Існують 3 основних шляхи тепловіддачі через шкіру: випромінювання (45%),
проведення конвекцією і кондукцією (30%),
випаровування (10%).
Тепловіддача конвекцією, головним чином, залежить від температури навколишнього повітря. Крім того, на її інтенсивність впливає швидкість руху повітря.
Виходячи із сутності механізму тепловіддачі зрозуміло, що шляхом випромінювання, як і шляхом конвекції тепловитрати можливі тільки за умови, якщо температура повітря і радіаційна температура поверхонь будуть нижчими, ніж температура тіла. Зовсім інший механізм тепловіддачі має випаровування. Його
інтенсивність і величина насамперед визначаються рівнем абсолютної вологості повітря. У разі значного підвищення або зниження температури повітря навколишнього середовища в людини можуть виникати патологічні зрушення як унаслідок перегріву, так і в результаті переохолодження, що мають гострий або хронічний характер. Тому дотримання санітарно-гігієнічних норм температурного режиму приміщень є однією з важливих питань формування комфортного мікроклімату приміщень. Для визначення температурних показників використовують термометри і термографи.
Вологість повітря зумовлена вмістом у ньому водяної пари. Як і температура, вологість змінюється залежно від кліматичної зони, пори року, близькості моря. У разі підвищення вмісту водяної пари у повітрі пружність її зростає, аза певної температури повітря стає насиченим (точка роси). Водяна пара надходить в атмосферу внаслідок випаровування води з морів, океанів, річок тощо. У житлових приміщеннях додатковим джерелом вологості є випаровування з поверхні легень, шкіри людей, під час приготування їжі, прання білизни. Для характеристики вологості застосовуються наступні поняття:
абсолютна вологість - пружність (напруга) водяної пари, яка міститься у повітрі під час дослідження (гр/м
3
); максимальна вологість - пружність (напруга) водяної пари, у разі повного насичення повітря вологою за даної температури або кількість водяної пари у грамах, яка необхідна для повного насичення м за даної температури;
відносна вологість - відношення абсолютної вологості до максимальної, виражене у відсотках;
дефіцит насичення - різниця між максимальною та абсолютною вологістю.
Найбільше гігієнічне значення мають відносна вологість і дефіцит насичення, які дозволяють судити про інтенсивність і швидкість випаровування поту з поверхні тіла за будь-якої температури. Чим нижча відносна вологість повітря, тим швидше в ньому чинитиметься випаровування води і тим інтенсивнішою буде тепловіддача шляхом випаровування. Найсприятливішою є відносна вологість 30-60%. Велика вологість повітря несприятливо впливає на організм людини за будь-яких температурних умов. Так, за великої вологості і низької температури повітря швидко збільшується віддача тепла шляхом конвекції, що може призвести до надмірного охолодження організму. Тривале перебування людей у приміщенні з підвищеною вологістю і низькою температурою повітря (нижчою від 10-15 С) зумовлює зниження опірності організму до інфекційних захворювань, а також захворювань дихальних органів, суглобів, м язів і периферичних нервів. У разі великої вологості і високої температури повітря віддача тепла здійснюється тільки шляхом випаровування (потовиділення). Чим вища вологість повітря, тим важче здійснюється випаровування з поверхні шкіри, через що можливе перегрівання організму людини, погіршення загального самопочуття, зниження працездатності.
Сухе повітря виявляє несприятливий вплив лише тоді, коли відносна вологість його нижча за 20% (відчувається сухість слизових оболонок органів дихання).
Вивчення температурного режиму повітря приміщення Для повної характеристики температурного режиму приміщень заміри температури проводяться в 6 та більше точках. Термометри (ртутні, спиртові, сухі термометри психрометрів) розміщують на штативах по діагональному перерізу лабораторії в 3 точках на висоті 0,2 м від підлоги і в 3 точках на висоті 1,5 м від підлоги (відповідно, точки t
2,
t
4,
t
6
тата на відстані 20 см від стіни за схемою
. t
1
t
2
. t
3
. t
1
. t
3
. t
5 t
4
t
5
. t
6
. t
2
. t
4
. а) план приміщення; б) вертикальний розріз приміщення.
Показання термометрів знімають після експозиції 10 хв. у точці вимірювання.
Розрахунок параметрів температурного режиму повітря приміщень: а) середня температура повітря: а) t серб) перепад температури повітря по вертикалі: t
верт.
=
3 5
3 1
t
t
t
-
3 6
4 2
t
t
t
, в) перепад температури повітря по горизонталі: гор
2 6
5
t
t
-
2 2
1
t
t
Схеми і всі розрахунки заносять в протокол, складають гігієнічний висновок. При цьому керуються тим, що оптимальна температура повітря в житлових і навчальних приміщеннях, палатах для госпіталізації соматичних хворих повинна бути в інтервалі +18
– +21
о
С, перепад температури по вертикалі повинен бути не більше 1,5-2,0
о
С, а по горизонталі – не більш 2,0-3,0
о
С. Добові коливання температури визначають за допомогою термографа і нормуються в межах 6
о
С.
Таблиця 1
Норми температури для житлових, громадських і адміністративно-побутових
приміщень
Період року Температура повітря, С
Відносна вологість, %
Швидкість руху повітря, мс
Теплий
20-22 23-25 60-30 60-30 До 0,2 До 0,3
Холодний і перехідний
20-22 45-30 До 0,2 Прим і т к и : * Для громадських і адміністративно-побутових приміщень з постійним перебуванням людей допустима температура не більше 28 С, а для районів з розрахунковою температурою зовнішнього повітря 25 С і вище – не більше 33 Для громадських і адміністративно-побутових приміщень з перебуванням людей у вуличному одязі допустима температура 14 0
С.
Норми встановлено для людей, які перебувають у приміщенні понад 2 год.
Визначення радіаційної температури і температури стін Для визначення радіаційної температури в приміщеннях використовують кульові та пристінні термометри (мала, б)
Кульовий термометр складається з термометра, розміщеного в порожнистій кулі з діаметром 10-15 см, покритій шаром пористого пінополіуретану, матеріалу, який має схожі з шкірою людини коефіцієнти адсорбції інфрачервоної радіації.
Визначення радіаційної температури також проводиться на рівнях 0,2 і 1,5 м від підлоги. Мал. 2.1. Термометри для вимірювання радіаційної температури а – Кульовий чорний термометр в розрізі (1 – куля діаметром 15 см, покрита матовою чорною фарбою; 2 – термометр з резервуаром у центрі кулі); б – Пристінний термометр з плоским спірально вигнутим резервуаром (1 – термометр 2 – базова обкладинка поролон 3 – клейка стрічка)
Для різних приміщень рекомендуються приведені нижче величини радіаційної температури (табл.
Таблиця 2
Нормативні величини радіаційних температур для різних приміщень Вид приміщення
Радіаційна температура, о
С
Житлові приміщення
20
Навчальні лабораторії, класи
18
Аудиторії, зали
16-17
Фізкультурні зали
12
Ванні кімнати, басейни
21-22
Лікарняні палати
20-22
Лікарські кабінети
22-24
Операційні
25-30
Визначення вологості повітря за допомогою психрометрів Мал. 2.2. Прилади для визначення вологості повітря (а - психрометр Августа б – психрометр Ассмана; в – гігрометр)
Визначення вологості повітря за допомогою аспіраційного психрометра
Ассмана
Істотним недоліком психрометра Августа є його залежність від швидкості руху повітря, яка впливає на інтенсивність випаровування, а значить і на охолодження вологого термометра приладу. У психрометра Ассмана (мал. б) цей недолік ліквідовано за рахунок вентилятора, який створює біля резервуарів термометрів постійну швидкість руху повітря
4 м/сек, атому його показники не залежать від цієї швидкості в приміщенні чи за її межами. Крім цього, резервуари термометрів цього психрометра захищені від радіаційного тепла за рахунок віддзеркалюючих циліндрів навколо резервуарів психрометра. За допомогою піпетки змочують батист вологого термометра аспіраційного психрометра Ассмана, заводять пружину аспіраційного пристрою або вмикають в розетку електропровід психрометра з електровентилятором, після чого психрометр підвішують на
Таблиця 2
Нормативні величини радіаційних температур для різних приміщень Вид приміщення
Радіаційна температура, о
С
Житлові приміщення
20
Навчальні лабораторії, класи
18
Аудиторії, зали
16-17
Фізкультурні зали
12
Ванні кімнати, басейни
21-22
Лікарняні палати
20-22
Лікарські кабінети
22-24
Операційні
25-30
Визначення вологості повітря за допомогою психрометрів Мал. 2.2. Прилади для визначення вологості повітря (а - психрометр Августа б – психрометр Ассмана; в – гігрометр)
Визначення вологості повітря за допомогою аспіраційного психрометра
Ассмана
Істотним недоліком психрометра Августа є його залежність від швидкості руху повітря, яка впливає на інтенсивність випаровування, а значить і на охолодження вологого термометра приладу. У психрометра Ассмана (мал. б) цей недолік ліквідовано за рахунок вентилятора, який створює біля резервуарів термометрів постійну швидкість руху повітря
4 м/сек, атому його показники не залежать від цієї швидкості в приміщенні чи за її межами. Крім цього, резервуари термометрів цього психрометра захищені від радіаційного тепла за рахунок віддзеркалюючих циліндрів навколо резервуарів психрометра. За допомогою піпетки змочують батист вологого термометра аспіраційного психрометра Ассмана, заводять пружину аспіраційного пристрою або вмикають в розетку електропровід психрометра з електровентилятором, після чого психрометр підвішують на
штативу точці визначення. Через 8-10 хвилин знімають показники сухого та вологого термометрів.
Абсолютну вологість повітря розраховують за формулою Шпрунга:
A = t – 0,5(t-t
1
) B/755, де А – абсолютна вологість повітря, мм рт.ст ; t – максимальний тиск водяної пари при температурі вологого термометра (знаходять в таблиці насичених водяних парів);
0,5 – постійний психрометричний коефіцієнт; t – температура сухого термометра t
1
– температура вологого термометра
В – барометричний тиск у момент визначення, мм рт.ст.
Відносну вологість визначають за формулою Р = Аде Р – відносна вологість, %;
А – абсолютна вологість, мм рт.ст.;
F – максимальна вологість при температурі сухого термометра, мм рт.ст. (табл. 3).
Відносну вологість визначають і за психрометричними таблицями для аспіраційних психрометрів. Значення відносної вологості знаходять на межі перетину показників сухого і вологого термометрів. Для визначення відносної вологості повітря використовують також волосяні, або мембранні гігрометри. Принцип роботи гігрометрів оснований на подовженні знежиреної волосини чи послабленні мембрани при їх зволоженні та навпаки – при висиханні (мал. в.
Таблиця 3
Норми відносної вологості в зоні житлових, громадських і адміністративно-
побутових приміщень (Витяг з БНіП 2.04.05-86)
Період року
Відносна вологість, % Оптимальна Допустима
Теплий
30-60 65
*
Холодний і перехідний
30-45 65 Прим і т ка У районах з розрахунковою відносною вологістю зовнішнього повітря більше 75% допустима вологість
– 75%.
Норми встановлено для людей, які знаходяться в приміщенні понад 2 години безперервно.
Фізіологічний дефіцит насичення (різницю між максимальною вологістю повітря при температурі тіла – 36,5
о
С і абсолютною вологістю повітря) визначають по таблиці насичених водяних парів. Точку роси (температуру, при якій абсолютна вологість повітря стає максимальною) знаходять по тій же таблиці насичених водяних парів у зворотному
Абсолютну вологість повітря розраховують за формулою Шпрунга:
A = t – 0,5(t-t
1
) B/755, де А – абсолютна вологість повітря, мм рт.ст ; t – максимальний тиск водяної пари при температурі вологого термометра (знаходять в таблиці насичених водяних парів);
0,5 – постійний психрометричний коефіцієнт; t – температура сухого термометра t
1
– температура вологого термометра
В – барометричний тиск у момент визначення, мм рт.ст.
Відносну вологість визначають за формулою Р = Аде Р – відносна вологість, %;
А – абсолютна вологість, мм рт.ст.;
F – максимальна вологість при температурі сухого термометра, мм рт.ст. (табл. 3).
Відносну вологість визначають і за психрометричними таблицями для аспіраційних психрометрів. Значення відносної вологості знаходять на межі перетину показників сухого і вологого термометрів. Для визначення відносної вологості повітря використовують також волосяні, або мембранні гігрометри. Принцип роботи гігрометрів оснований на подовженні знежиреної волосини чи послабленні мембрани при їх зволоженні та навпаки – при висиханні (мал. в.
Таблиця 3
Норми відносної вологості в зоні житлових, громадських і адміністративно-
побутових приміщень (Витяг з БНіП 2.04.05-86)
Період року
Відносна вологість, % Оптимальна Допустима
Теплий
30-60 65
*
Холодний і перехідний
30-45 65 Прим і т ка У районах з розрахунковою відносною вологістю зовнішнього повітря більше 75% допустима вологість
– 75%.
Норми встановлено для людей, які знаходяться в приміщенні понад 2 години безперервно.
Фізіологічний дефіцит насичення (різницю між максимальною вологістю повітря при температурі тіла – 36,5
о
С і абсолютною вологістю повітря) визначають по таблиці насичених водяних парів. Точку роси (температуру, при якій абсолютна вологість повітря стає максимальною) знаходять по тій же таблиці насичених водяних парів у зворотному
напрямку: за значеннями абсолютної вологості знаходять температуру, при якій ця вологість буде максимальною.
Добові коливання температури, вологості повітря та атмосферного тиску визначають за допомогою, відповідно, термографа, гігрографа, барографа (мал. 2.3). Мал. 2.3. Самозаписуючі метеорологічні прилади. (а – термограф б – гігрограф; в - барограф)
Прилад комбінованої дії – електротермоанемометр зображено на малюнку 2.4. Мал. 2.4. Електротермоанемометр
( 1 – гальванометр 2 – перемикач живлення; 3 – клеми для підключення до мережі; 4 – вилка датчика 5 – перемикач для визначення температури або швидкості руху повітря; 6 – перемикач “вимірювання – контроль 7 – ручка регулювання напруги; 8 – датчик (мікро- термоопір); 9 – захисний футляр датчика)
Загальна циркуляція повітряних течій відбувається за рахунок неоднакового надходження сонячної енергії на поверхню материків і океанів. Різниця температури поверхні земної кулі зумовлює різноманітне нагрівання атмосфери, що лежить над нею, і це призводить до утворення повітряних течій, рух яких ускладнюється силою обертання планети і силою тертя. Поверхні однакового тиску, що поділяють шари атмосфери, опускаються в напрямку від тепла до холоду. Сила барометричного градієнта надає кожній частині повітря прискорення, і ці частини зі швидкістю, що весь час збільшується,
Добові коливання температури, вологості повітря та атмосферного тиску визначають за допомогою, відповідно, термографа, гігрографа, барографа (мал. 2.3). Мал. 2.3. Самозаписуючі метеорологічні прилади. (а – термограф б – гігрограф; в - барограф)
Прилад комбінованої дії – електротермоанемометр зображено на малюнку 2.4. Мал. 2.4. Електротермоанемометр
( 1 – гальванометр 2 – перемикач живлення; 3 – клеми для підключення до мережі; 4 – вилка датчика 5 – перемикач для визначення температури або швидкості руху повітря; 6 – перемикач “вимірювання – контроль 7 – ручка регулювання напруги; 8 – датчик (мікро- термоопір); 9 – захисний футляр датчика)
Загальна циркуляція повітряних течій відбувається за рахунок неоднакового надходження сонячної енергії на поверхню материків і океанів. Різниця температури поверхні земної кулі зумовлює різноманітне нагрівання атмосфери, що лежить над нею, і це призводить до утворення повітряних течій, рух яких ускладнюється силою обертання планети і силою тертя. Поверхні однакового тиску, що поділяють шари атмосфери, опускаються в напрямку від тепла до холоду. Сила барометричного градієнта надає кожній частині повітря прискорення, і ці частини зі швидкістю, що весь час збільшується,
рухаються від високого до низького тиску. Швидкість вітру прямо пропорційна барометричному градієнту, а його напрям пов’язаний із силою Коріоліса, яка відводить напрям руху в північній півкулі вправо, а в південній – уліво. Узимку найбільша швидкість вітру спостерігається у тропосфері в помірних і полярних широтах. Улітку вітер там слабший. У субтропічних зонах різниця між швидкостями вітру менш помітна, хоча тут спостерігаються тропічні урагани. Незважаючи на мінливість повітряних потоків, існують певні їх закономірності в різних районах Землі. Оскільки на екваторі температура повітря протягом року значно вища, ніж в інших широтах, нагріте повітря постійно піднімається на екваторі вгору і прямує до полюсів. Ці вітри називаються антипасатами. Холодніші маси повітря, що з півночі прямують до екватора, називаються пасатами.
Пасати не є єдиним загальним потоком , що огортає земну кулю. Серед інших повітряних течій є мусони, які виникають на берегах морів і океанів унаслідок постійної різниці температур на материках і океанах. Двічі на рік ці вітри рухаються в протилежному напрямку, утворюючи зимовий і літній мусони. Улітку вони дмуть із моря на сушу, а взимку із суші на море. Велика кількість повітряних течій меншого масштабу належить до місцевих вітрів.
Наприклад, бризи, які дмуть на берегах морів і великих озер. Руйнівну дію справляють тайфуни, урагани, смерчі, тромби. До місцевих вітрів належать лісний, гірський, долинний, льодовиковий, фен, бора, у Сахарі – самум, хамсин, в Азії - яман, сарик.
Особливої уваги заслуговують місцеві і дуже потужні повітряні течії, що називаються циклонами і антициклонами. Вони виникають унаслідок інтенсивного місцевого нагрівання або охолодження суші і приносять то ясну суху погоду, то дощі. Циклоном називається область зниженого тиску (від периферії до центру і вгору від поверхні Землі) з нестійкою погодою, високою вологістю, опадами, значними перепадами температури, тиску, градієнта електричного поля Землі. Антициклон являє собою область підвищеного тиску (який зростає від периферії до центру) з переважно стійкою погодою, без істотних опадів, з незначними перепадами температури та тиску.
Вітер впливає не тільки на формування погоди і перемішування газів. Він має велике значення і для повітряного обміну приміщень як один із сильних чинників їх природної вентиляції.
Рух повітря характеризується також напрямком, який визначається тією частиною горизонту, звідки рухається повітря, і позначається 16 румбами - основними (Пн, С, Пд, З) і проміжними (ПнС, ПнЗ, ПдС, ПдЗ, і т.д.). Під розою вітрів» розуміють графічне зображення річної повторюваності вітрів, вираженої у відсотках на певній місцевості. У різних точках різних регіонів спостерігається закономірна повторюваність напрямів вітрів, що необхідно враховувати при виборі ділянки під будівництво, раціональному плануванні взаєморозташування населених пунктів, лікувальних закладів і промислових підприємств; визначенні провітрюваності кварталів тощо.
Наприклад, якщо на графіку видно, що у даній місцевості домінує північно- західний напрям руху повітря, а найбільш рідкісними є південний і південно-східний, то промисловий район найраціональніше розташувати на південному або південно-східному краю населеного пункту, а житлові квартали - на північно-західному. При такому плануванні більшість днів у році промислові відходи відноситимуться вітром від житлових масивів. Ось чому відповідний режим вітру в кожному конкретному районі суттєво впливає на стан здоров я населення.
Вплив руху повітря на тепловий обмін виражається у збільшенні віддачі тепла організмом, насамперед, за рахунок конвекції, тому що рухаючись, повітря віддаляє від тіла ті найближчі свої шари, які нагрілися, а їх місце займають холодніші. Влітку така зміна повітря відіграє позитивну роль, тому що запобігає перегріванню, а взимку - негативну, тому що сприяє переохолодженню.
Пасати не є єдиним загальним потоком , що огортає земну кулю. Серед інших повітряних течій є мусони, які виникають на берегах морів і океанів унаслідок постійної різниці температур на материках і океанах. Двічі на рік ці вітри рухаються в протилежному напрямку, утворюючи зимовий і літній мусони. Улітку вони дмуть із моря на сушу, а взимку із суші на море. Велика кількість повітряних течій меншого масштабу належить до місцевих вітрів.
Наприклад, бризи, які дмуть на берегах морів і великих озер. Руйнівну дію справляють тайфуни, урагани, смерчі, тромби. До місцевих вітрів належать лісний, гірський, долинний, льодовиковий, фен, бора, у Сахарі – самум, хамсин, в Азії - яман, сарик.
Особливої уваги заслуговують місцеві і дуже потужні повітряні течії, що називаються циклонами і антициклонами. Вони виникають унаслідок інтенсивного місцевого нагрівання або охолодження суші і приносять то ясну суху погоду, то дощі. Циклоном називається область зниженого тиску (від периферії до центру і вгору від поверхні Землі) з нестійкою погодою, високою вологістю, опадами, значними перепадами температури, тиску, градієнта електричного поля Землі. Антициклон являє собою область підвищеного тиску (який зростає від периферії до центру) з переважно стійкою погодою, без істотних опадів, з незначними перепадами температури та тиску.
Вітер впливає не тільки на формування погоди і перемішування газів. Він має велике значення і для повітряного обміну приміщень як один із сильних чинників їх природної вентиляції.
Рух повітря характеризується також напрямком, який визначається тією частиною горизонту, звідки рухається повітря, і позначається 16 румбами - основними (Пн, С, Пд, З) і проміжними (ПнС, ПнЗ, ПдС, ПдЗ, і т.д.). Під розою вітрів» розуміють графічне зображення річної повторюваності вітрів, вираженої у відсотках на певній місцевості. У різних точках різних регіонів спостерігається закономірна повторюваність напрямів вітрів, що необхідно враховувати при виборі ділянки під будівництво, раціональному плануванні взаєморозташування населених пунктів, лікувальних закладів і промислових підприємств; визначенні провітрюваності кварталів тощо.
Наприклад, якщо на графіку видно, що у даній місцевості домінує північно- західний напрям руху повітря, а найбільш рідкісними є південний і південно-східний, то промисловий район найраціональніше розташувати на південному або південно-східному краю населеного пункту, а житлові квартали - на північно-західному. При такому плануванні більшість днів у році промислові відходи відноситимуться вітром від житлових масивів. Ось чому відповідний режим вітру в кожному конкретному районі суттєво впливає на стан здоров я населення.
Вплив руху повітря на тепловий обмін виражається у збільшенні віддачі тепла організмом, насамперед, за рахунок конвекції, тому що рухаючись, повітря віддаляє від тіла ті найближчі свої шари, які нагрілися, а їх місце займають холодніші. Влітку така зміна повітря відіграє позитивну роль, тому що запобігає перегріванню, а взимку - негативну, тому що сприяє переохолодженню.
При поєднанні високої температури і високої вологості за відсутності руху повітря утруднюється тепловіддача шляхом випаровування і шляхом конвекції.
Відсутність руху повітря за умов низької температури і високої вологості запобігає переохолодженню.
Такий взаємозв язок мікрокліматичних факторів особливо слід враховувати при розробці заходів профілактики щодо впливу переохолоджуючого та перегріваючого виробничого мікроклімату.
Вивчення напрямку руху повітря
Під напрямом вітру розуміють сторону горизонту, звідки віє вітер і позначають румбами – 4 основними (Пн., Пд., Сх., Зх.) і 4 проміжними (Пн-Зх., Пн-Сх., Пд-Зх., Пд-
Сх.).
Річну повторюваність вітрів у тій чи іншій місцевості зображають графічно -роза вітрів”(мал. 2.6). Мал. 2.6. Роза вітрів Для побудови “рози вітрів” на графіку румбів відкладають виражену у відсотках частоту вітрів кожного напрямку і з’єднують ламаною лінією. Штиль позначають колом з радіусом відповідно до відсотка штильових днів. Розу вітрів” використовують у метеорології, аеро- і гідронавігації, а також у гігієні. В останньому випадку – для раціонального планування, взаєморозміщення об’єктів при здійсненні запобіжного санітарного нагляду за будівництвом населених місць, промислових підприємств, оздоровчих об’єктів, зон відпочинку.
Напрямок руху атмосферного повітря визначається за допомогою флюгерів.
Визначення швидкості руху повітря за допомогою анемометрів
Швидкість руху атмосферного повітря (а також руху повітря у вентиляційних отворах) визначають за допомогою анемометрів: чашкового (при швидкостях від 1 до 50 мс) і крильчастого (0,5 – 10 мс) (мал. 2.7).
Відсутність руху повітря за умов низької температури і високої вологості запобігає переохолодженню.
Такий взаємозв язок мікрокліматичних факторів особливо слід враховувати при розробці заходів профілактики щодо впливу переохолоджуючого та перегріваючого виробничого мікроклімату.
Вивчення напрямку руху повітря
Під напрямом вітру розуміють сторону горизонту, звідки віє вітер і позначають румбами – 4 основними (Пн., Пд., Сх., Зх.) і 4 проміжними (Пн-Зх., Пн-Сх., Пд-Зх., Пд-
Сх.).
Річну повторюваність вітрів у тій чи іншій місцевості зображають графічно -роза вітрів”(мал. 2.6). Мал. 2.6. Роза вітрів Для побудови “рози вітрів” на графіку румбів відкладають виражену у відсотках частоту вітрів кожного напрямку і з’єднують ламаною лінією. Штиль позначають колом з радіусом відповідно до відсотка штильових днів. Розу вітрів” використовують у метеорології, аеро- і гідронавігації, а також у гігієні. В останньому випадку – для раціонального планування, взаєморозміщення об’єктів при здійсненні запобіжного санітарного нагляду за будівництвом населених місць, промислових підприємств, оздоровчих об’єктів, зон відпочинку.
Напрямок руху атмосферного повітря визначається за допомогою флюгерів.
Визначення швидкості руху повітря за допомогою анемометрів
Швидкість руху атмосферного повітря (а також руху повітря у вентиляційних отворах) визначають за допомогою анемометрів: чашкового (при швидкостях від 1 до 50 мс) і крильчастого (0,5 – 10 мс) (мал. 2.7).
Мал. 2.7. Анемометри (а – крильчастий; б – чашковий) Для визначення швидкості руху повітря спочатку записують вихідні показники циферблатів лічильника (тисячі, сотні, десятки та одиниці), а потім виставляють анемометру місці дослідження. Через 1–2 хв. холостого обертання вмикають одночасно лічильник обертів і секундомір. Через 10 хв. лічильник відключають, фіксують нові показники циферблатів і розраховують швидкість обертання крильчатки (кількість поділок шкали за секунду – А Аде показання шкали приладу до вимірювання;
N
2
– показання шкали приладу після вимірювання; t – термін вимірювання в секундах. За значенням А поділок/сек. на графіку (у кожного анемометра є свій
індивідуальний графік згідно із заводським номером приладу, що додається до анемометра, знаходять швидкість руху повітря в м/сек. Сила вітру визначається за бальною шкалою від штилю – 0 балів (швидкість руху повітря 0 – 0,5 мс) до урагану – 12 балів (швидкість руху повітря 30 і більше мс.
Детальніше шкала сили вітрів і швидкості руху повітря наведена в таблиці 4.
Таблиця 4. Шкала швидкості руху повітря в балах Бал Сила вітру
Швидкість руху овітря, мс
0 Штиль (безвітря)
0,0 – 0,5 1
Ледь помітний вітерець
0,6 – 1,7 2
Дуже слабкий вітер
1,8 – 3,3 3
Слабкий вітер
3,4 – 5,2 4
Незначний вітер
5,3 – 7,4 5
Доволі сильний (свіжий) вітер
7,5 – 9,6 6
Сильний вітер
9,7 – 12,4 7
Дуже сильний вітер
12,5 – 15,2 8
Надзвичайно сильний вітер
15,3 – 18,2 9 Буря (шторм)
18,3 – 21,5 10 Сильна буря
21,6 – 25,1 11
Дуже сильна буря
25,2 – 29,0
N
2
– показання шкали приладу після вимірювання; t – термін вимірювання в секундах. За значенням А поділок/сек. на графіку (у кожного анемометра є свій
індивідуальний графік згідно із заводським номером приладу, що додається до анемометра, знаходять швидкість руху повітря в м/сек. Сила вітру визначається за бальною шкалою від штилю – 0 балів (швидкість руху повітря 0 – 0,5 мс) до урагану – 12 балів (швидкість руху повітря 30 і більше мс.
Детальніше шкала сили вітрів і швидкості руху повітря наведена в таблиці 4.
Таблиця 4. Шкала швидкості руху повітря в балах Бал Сила вітру
Швидкість руху овітря, мс
0 Штиль (безвітря)
0,0 – 0,5 1
Ледь помітний вітерець
0,6 – 1,7 2
Дуже слабкий вітер
1,8 – 3,3 3
Слабкий вітер
3,4 – 5,2 4
Незначний вітер
5,3 – 7,4 5
Доволі сильний (свіжий) вітер
7,5 – 9,6 6
Сильний вітер
9,7 – 12,4 7
Дуже сильний вітер
12,5 – 15,2 8
Надзвичайно сильний вітер
15,3 – 18,2 9 Буря (шторм)
18,3 – 21,5 10 Сильна буря
21,6 – 25,1 11
Дуже сильна буря
25,2 – 29,0
Визначення швидкості руху повітря в приміщеннях за допомогою кататермометра
Кататермометр дозволяє визначити дуже слабкий рух повітря в межах від 0,1 до 1,5 мс. Прилад представляє собою спиртовий термометр з циліндричним або кульовим резервуаром. Шкала циліндричного кататермометра градуйована в межах від 35 до 38 С, кульового – від 33 до 40 С (мал. 2.8.). Принцип роботи кататермометра полягає в тому, що попередньо нагрітий, він втрачає тепло не лише під дією температури повітря та радіаційної температури, але і під дією руху повітря, пропорційно його швидкості.
Кататермометр призначений для визначення охолодної здатності повітря, на підставі якої і розраховується швидкість руху повітря. Мал. 2.8. Кататермометр а – циліндричний (Хілла); б – кульовий)
Хід роботи: кульовий кататермометр занурюють в посудину з гарячою водою при температурі останньої 65 – 70 С до тих пір, поки зафарбований спирт не заповнить на
1/2-1/3 об’єм верхнього резервуару. Після цього кататермометр насухо витирають і підвішують на штативу центрі приміщення (або в іншому місці, де необхідно визначити швидкість руху повітря). При визначенні у відкритій атмосфері кататермометр захищають від впливу променевої енергії Сонця. Далі за допомогою секундоміра визначають часу секундах, за який стовпчик спирту опустився від Т до Т. Інтервали охолодження кататермометра можна брати від 40 до 35 , враховуючи при цьому, щоб частка від ділення суми
2 2
Т
1
Т
дорівнювала 36,5 . Величину охолодження кульового кататермометра знаходять за формулою де Н – охолоджуюча здатність повітря в мкал/см
2
с Ф, де F – фактор кататермометра – постійна величина, нанесена на зворотному боці шкали, яка показує кількість тепла, втраченого з см поверхні резервуару приладу за час
,
/
)
(
2 2
1
с
см
мкал
Т
Т
а
Ф
Н
його охолодження з 40 С до 35 СТ Т – різниця температур вибраного інтервалу в градусах а – термін в секундах, протягом якого кататермометр охолоджується з 40 до 35 . Для визначення швидкостей руху повітря менше 1 мс застосовують формулу а для визначення швидкостей більше 1 мс – формулу
2 0,47 0,13
Q
H
V
, де V – швидкість руху повітря ( мс );
H – охолодна здатність повітря;
Q – (36,5 – t повітря) – різниця між середньою температурою тіла 36,5 та температурою навколишнього середовища;
0,20 і 0,40 – емпіричні коефіцієнти;
0,13 і 0,47 – емпіричні коефіцієнти.
Швидкість руху повітря при роботі з кататермометром може бути визначена не лише шляхом розрахунку за формулами але і за допомогою таблиць для кульового кататермометра, після попереднього розрахунку Н 0,40 0,20
Q
H
V
2 0,47 0,13
Q
H
V
, де V – швидкість руху повітря ( мс );
H – охолодна здатність повітря;
Q – (36,5 – t повітря) – різниця між середньою температурою тіла 36,5 та температурою навколишнього середовища;
0,20 і 0,40 – емпіричні коефіцієнти;
0,13 і 0,47 – емпіричні коефіцієнти.
Швидкість руху повітря при роботі з кататермометром може бути визначена не лише шляхом розрахунку за формулами але і за допомогою таблиць для кульового кататермометра, після попереднього розрахунку Н 0,40 0,20
Q
H
V