Измерване параметрите на микроклимата

Измервателна техникаСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 7, 2012

Проследяването на параметрите на микроклимата като температура, влажност и подвижност на въздуха в затворени помещения дава възможност за поддържането им в подходящи граници, които да гарантират добър комфорт, благоприятна работна среда и висока производителност на работещите в помещението. Необходимостта от проследяване на параметрите на микроклимата в последните години е все по-осезаема. От една страна, това е свързано със засиленото прилагане на мерки за повишаване енергийната ефективност на сградите и най-вече с тяхното по-добро изолиране, а от друга - със значителното време, което хората прекарват в затворените пространства. Поддържането на параметрите на микроклимата в подходящи граници гарантира не само благоприятен микроклимат, но и запазване здравето на работещите.

Измервани параметри
Стойностите на параметрите на микроклимата в производствените помещения зависят от редица фактори, сред тях са климатичните условия и сезоните; видът на протичащия технологичен процес и използваното оборудване; условията на въздухообмен; размерът на помещението; броят на работещите и т. н. Също така те могат да варират в рамките на работния ден или да бъдат с различни стойности в отделни участъци на едно и също производствено помещение. Подобни помещения се характеризират със сумарното действие и на трите основни параметъра температура, влажност, подвижност на въздуха.

Температурата на въздуха, измервана в оС, е един от основните параметри, характеризиращи топлинното състояние на микроклимата. Обикновено при измерване на температурата се измерва температурата на въздуха, температурата на ограждащите повърхности, като се отчита тази на ограждащите конструкции – стени, под, таван на различни устройства като екрани например, а така също на технологичното оборудване и други. Температурата на повърхностите и интензивността на топлинното излъчване се отчитат при наличие на съответния източник на топлина.

При определяне влажността на въздуха обикновено се измерва относителната влажност на въздуха. Известно е, че под влажност на въздуха се има предвид съдържанието на водна пари във въздуха. Различават се съответно абсолютна и относителна влажност. Абсолютната влажност отразява количеството водни пари, съдържащи се в единица обем. Измерва се в g/m3 и не зависи от околните температура и налягане. Относителната влажност, от своя страна, отразява в проценти съдържанието на водни пари спрямо максимално възможното при същите условия. Максималното количество на водните пари зависи от температурата и от налягането на околната среда.

Измерване на температурата
Уредите, използвани за измерване параметрите на работната среда, имат за цел да подпомогнат поддържането на комфортна среда и при отчитане на отклонение навременно предприемане на корективни действия. Основно изискване към използваните уреди е те да дават точни и коректни данни за параметрите на въздуха.

Широко използвани уреди за измерване на температурата на въздуха са живачните и спиртните термометри. При извършването на професионални измервания обаче, предпочитани са термодвойките и термисторите.

Термодвойките се използват за измерване на температурата в диапазона от –200 °С до и над +2500 °С. Характеризират се с висока точност и надеждност. Конструктивно представляват измервателен преобразувател, чувствителният елемент на който е разположен в защитна арматура, осигуряваща защита на термоелектродите от механически повреди и от въздействието на измерваната среда.

За електрическа изолация на термоелектродите се използват материали, които запазват изолационните си свойства при съответните температури. Най-широко приложение при температури до 1300 °С са получили порцелановите тръби и мъниста. За да се защитят от въздействието на измерваната среда, термоелектродите се поставят в защитни гилзи от газонепроницаеми материали.

 В практиката широко използвани са термодвойките от кабелен (мантелен) тип. Те представляват два електрода, които са поместени в тънкостенна обвивка. Пространството между термоелектродите и обвивката се запълва със специален изолационен материал - прах от MgO или Al2O3. Обвивката се изработва от неръждаема или огнеустойчива стомана. Външният диаметър на обвивката е 1 до 6 mm, а дължината - до 100 mm.

Сред основните предимства на термодвойките са сравнително простото устройство, липсата на допълнителен източник на захранване, малките размери, възможността да се измерват високи температура и други. Сред посочваните недостатъци са нелинейността на преобразувателната им характеристика, ниският к.п.д., необходимостта от компенсиране на температурата на свободния им край и други.

Термисторът представлява термочувствителен резистор, изработен от полупроводников материал (агромерирана смес от сулфиди, селениди, никелов окис, манган, желязо, кобалт, мед, магнезий, титан, уран и други метали). Тази смес се оформя във вид на малки топчета (мъниста), дискове, сърцевини (обикновено херметизирани със стъкло или епоксидна смола) и шайби.

Повечето термистори се характеризират с относително високо съпротивление и висок отрицателен температурен коефициент на съпротивление, т. е. съпротивлението им намалява с увеличаване на температурата. Високата стойност на коефициента на съпротивление позволява използването на термистори за регистриране на малки температурни изменения, които не могат да бъдат наблюдавани с помощта на резисторен датчик за температура или с термодвойка. С цел постигане на по-висока чувствителност се губи от линейността на характеристиката. Затова при термисторите зависимостта на съпротивлението от температурата е силно нелинейна.

Предлагат се и термистори с положителен температурен коефициент на съпротивление, изработени от смес на бариев титанат и стронций. Тези термистори често се наричат термисторен превключвател за специфични зависимости на съпротивлението от температурата. Характерно за тях е, че при увеличаване на температурата съпротивлението остава практически постоянно, докато не се достигне до температурата на превключване. След нея всяко допълнително повишение води до увеличаване на съпротивлението. Температурата на превключвателя може да се изменя от -20 до +125 °C.

При измерване на температурата като фактор нa работната среда приложение намират и безконтактните методи за измерване, работещи на принципа на топлинното излъчване на телата. Използват се предимно за определяне на излъчваната от повърхностите топлинна радиация. Тези измервателни уреди се характеризират със сравнително висока точност на измерване на кратки разстояния. Отчетените показания могат да се използват и като индиректен показател на температурата на въздуха. Сред използваните уреди са и термографите, които дават възможност за непрекъснато измерване на температурата и регистрират изменението й в определен период от време.

Измерване на влажност
За определяне на влажността на въздуха се използват предимно преносими аспирационни психрометри, по-рядко стационарни психрометри и влагомери.

Психрометричният метод се основава на измерването на психрометричната температурна разлика между две температури - тази на “сухия” и тази на “мокрия” термометър. Сухият термометър е в пряк контакт с въздуха, а мокрият термометър е увит с влажна тъкан и към него постоянно постъпва вода по специален фитил. За сметка на изпарението на водата, този термометър се охлажда до температура по-ниска от тази на въздуха. С увеличаването на влажността на въздуха изпарителното охлаждане на термометъра намалява, вследствие на което температурата се повишава, т. е. разликата между двете температури зависи от влажността на въздуха. Съответно, при 100% влажност на въздуха, водата не би се изпарявала и температурите на двата термометъра ще са сравними.

Психрометричният метод се характеризира с висока чувствителност при извършване на измерването в условия на положителни температури. Този метод не се счита за подходящ при измерване на влажността при ниски температури, тъй като при работа в подобни условия се получава висока грешка при измерването.

При отчитането на относителната влажност на въздуха с помощта на тези прибори е необходимо да се вземе предвид разликата в показанията на сухия и мокрия термометър, която е обратнопропорционална на относителната влажност на въздуха. При извършване на измерването е необходимо психрометърът да се постави на определеното място за около 15 минути, след което се отчитат показанията и се определя температурната разлика. Полученият резултат се умножава по корекционен коефициент за движение на въздуха. При аспирационните психрометри подобна корекция не е необходима, тъй като в повечето случаи конструкцията им ограничава въздействието на слънчевата радиация или топлинни излъчвания.

Те се характеризират с ефективност и точност на измерването.

Измерване подвижността на въздуха
За измерване на подвижността на въздуха се използват предимно крилчати и чашкови анемометри.

При чашковите анемометри чувствителният елемент е система от полусферични чашки (три или четири на брой), които се въртят около вертикална ос. Принципът им на действие се основава на разликата между съпротивлението при обтичане на вдлъбнатата и изпъкналата част на чашката. Тъй като съпротивлението зависи от числото на Рейнолдс, при измерване на високи скорости е необходима индивидуална градуировка.

При крилчатите анемометри като приемник се използва пропелер (вентилатор). Съответно, броят на оборотите на пропелера за единица време е пропорционален на скоростта на измервания поток.

В последно време за определяне на параметрите на микроклимата в производствени помещения успешно се използват многофункционални преносими уреди, които позволяват измерването на няколко климатични параметъра. Те са лесни за използване, окомплектовани са с необходимата измервателна апаратура и са подходящи за използване при различни условия. Обикновено са оборудвани със сонди, позволяващи измерването освен на влажността и температурата, така също и на нивото на вредни газове като СО2, например. Получените данни могат да се съхраняват в паметта на уреда.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top