Учебное пособие: Сертификация систем обеспечения микроклимата
На верхнем торце блока электроники расположен разъем с надписью «Т, Н, V» для подключения щупов Щ–1, Щ–2 и датчик давления (надпись Р).
Рис. 7.7 Схема соединений для измерения ТНС–индекса
Для измерения ТНС–индекса собирают схему, представленную на рис. 7.7.
На нижнем торце блока электроники расположены разъем с надписью «РС» для подключения к компьютеру и разъем с надписью «12 В» для подключения к внешнему источнику электропитания. Кроме того, на этой же стороне блока установлен светодиод сигнализации зарядки аккумуляторной батареи.
7.4 Работа со щупом измерительным Щ–1
Предварительные замечания:
1. В период эксплуатации МЭС–200А при резкой смене температур (перемещение прибора из рабочих условий с отрицательными температурами в рабочие условия с положительными) необходимо выдержать МЭС–200А при положительной температуре в течение 20 мин.
2. При пользовании МЭС–200А необходимо предохранять сенсоры, расположенные в щупах, от касания руками и различными предметами.
3. При транспортировке щупов сенсоры должны быть обязательно закрыты защитным кожухом.
При нажатии кнопки «О» включается подсветка и на индикаторе появляются надписи со значениями температуры и влажности
Т.................°С,
Н.................%.
Если аккумуляторная батарея разряжена, надпись в верхней строке будет мигать с частотой (1–2) Гц. В этом случае необходимо выключить МЭС–200А, подключить внешний источник электропитания и произвести подзарядку аккумуляторов в течение 16 ч. О подключении источника электропитания сигнализирует светодиод на нижней торцевой стороне корпуса. Во время заряда МЭС–200А должен быть выключен. Установка режимов работы МЭС–200А осуществляется кнопками «П», «+», «–» в соответствии с циклограммами, представленными на рис. 7.8.
Рис. 7.8 Использование клавиш при работе со щупом Щ–1
При нажатии кнопки «О» прибор переходит в режим измерения температуры и влажности. Для установки МЭС–200А в режим измерения давления необходимо нажать кнопку «П». При следующем нажатии кнопки «П» МЭС–200А возвращается в режим измерения температуры и влажности и т.д.
Для установки МЭС–200А в режим измерения скорости воздушного потока необходимо после нажатия кнопки «П» нажать кнопку «+» и выждать (2–3) мин до снятия показаний (интервал времени, необходимый для прогрева сенсора скорости воздушного потока).
При следующем нажатии кнопки «П» МЭС–200А устанавливается в режим измерения температуры и влажности и т.д.
В режиме измерения температуры и влажности (Т, Н) при нажатии кнопки «П» и сразу кнопки «–» младшему разряду единицы измерения температуры соответствует 0,01 °С.
В режиме измерения давления (Р) при нажатии кнопки «П» и сразу затем кнопки «–» младшему разряду единицы измерения давления соответствует 0,01 кПа и 0,1 мм рт. ст.
Подсветка матричного индикатора возникает каждый раз при нажатии кнопки «О» и затем любой другой кнопки и продолжается в течение ~ 10 с, а затем подсветка выключается. Для повторной подсветки следует нажать кнопку «+» или «–».
Если в процессе работы с МЭС–200А ни одна из кнопок не нажимается в течение ~ 5 мин, прибор автоматически выключается.
Примечания:
1) при измерении скорости воздушного потока в диапазоне от 0 до 5 м/с температура внутри измерительного щупа Щ–1 может возрастать на 2°С относительно температуры окружающей среды. Измерять температуру с нормированной погрешностью после измерения скорости воздушного потока можно через 10 мин;
2) при измерении скорости воздушного потока измерительный щуп Щ–1 должен быть ориентирован относительно направления воздушного потока таким образом, чтобы плоскость приемного окна сенсора скорости измерительного щупа была перпендикулярна направлению воздушного потока, при этом головка крепежного винта на щупе должна быть направлена в сторону потока.
3) схемы подключения МЭС–200А к персональному компьютеру по стандартным каналам связи RS–232С и RS–485, протоколы обмена и инструкция по работе с программой в среде операционной системы Windows находятся на дискете, поставляемой по специальному заказу в комплекте принадлежностей.
7.5 Работа со щупом измерительным Щ–2
Данный тип щупа предназначен для измерений ТНС–индекса. С этой целью собирают схему, представленную на рис. 7.7.
Подготовка к работе измерительного щупа Щ–2 осуществляется в следующей последовательности:
а) закрепить щуп измерительный температуры шара Тш на подставке, зафиксировав его стопорным винтом;
б) вставить резиновую втулку в отверстие черного шара;
в) черный шар с резиновой втулкой установить на щуп так, чтобы резиновая втулка плотно прижалась к выступу на щупе; при этом сенсор температуры щупа будет установлен в центре черного шара;
г) снять защитный кожух со щупа измерительного Щ–1.
При нажатии кнопки «О» на индикаторе появляются результаты измерения температуры (температура сухого термометра) и относительной влажности окружающей среды:
Т..................°С
Н..................%.
Если аккумуляторная батарея разряжена, надпись в верхней строке будет мигать с частотой (1–2) Гц. В этом случае необходимо выключить МЭС–200А, подключить источник электропитания ИЭС7–1203 к блоку электроники и произвести зарядку аккумуляторной батареи. Зарядка производится в течение 16 ч.
Установка режимов работы МЭС–200А осуществляется кнопками «П»,«+», «–» в соответствии с циклограммой, представленной на рис. 7.9.
Рис. 7.9 Использование клавиш при работе со щупом Щ–2
При нажатии кнопки «П» МЭС–200А переходит в режим измерения давления. На индикаторе появляются надписи со значениями давления в кПа и мм рт.ст.
При следующем нажатии кнопки «П» МЭС–200А переходит в режим измерения ТНС–индекса и температуры влажного термометра ТВЛ. После следующего нажатия кнопки «П» прибор переходит в режим измерения температуры окружающей среды (температура сухого термометра) и температуры внутри черного шара ТШ. После очередного нажатия кнопки «П» он возвращается в режим измерения температуры и относительной влажности окружающего воздуха.
В режимах измерения температур Т, ТШ, ТВЛ, ТНС при нажатии кнопки «П» и сразу кнопки «–» младшему разряду единицы измерения соответствует 0,01°С.
В режиме измерения относительной влажности аналогично при нажатии кнопки «П» и сразу кнопки «–» младшему разряду единицы измерения влажности будет соответствовать 0,1 %.
В режиме измерения давления при нажатии кнопки «П» и сразу кнопки «–» младшему разряду единицы измерения давления будет соответствовать 0,01 кПа и 0,1 мм рт.ст.Температуру воздуха можно измерить любым термометром, погрешность измерения которым не превышает ±0,2°С. Для этой цели лучше использовать палочный термометр, у которого деления нанесены непосредственно на корпус, что обеспечивает получение результата с указанной точностью.
Современным автоматизированным прибором, для сертификационных исследований параметров микроклимата является монитор тепловой нагрузки 1219 (B & K, Дания). Это цифровой прибор с питанием от элементов типа 363 (6 шт.), который определяет все параметры: скорость движения, температуру и относительную влажность воздуха. На основе измерений в автоматическом режиме рассчитывает температурный индекс, с представлением результата как на ж–к дисплей, так и на внешнюю регистрирующую аппаратуру.
8. Измерение скорости воздушного потока
Для измерения скорости воздуха применяется широкий класс приборов – анемометры. Они выполняются механическими, электрическими и цифровыми. В настоящее время имеются комбинированные цифровые приборы. Одним из них является термоанемометр отечественного производства ТАМ–1 с диапазоном измерений скорости от 0,1 до 2,0 м/с, а анемометр testo–415 (Германия) имеет нижний предел измерения скоростного потока воздуха, близкий к нулю.
Механические и электрические анемометры в качестве рабочего устройства имеют крыльчатку или получашки. Нижний предел измеряемой скорости потока не ниже 0,2 м/с у крыльчатого и 2,5 м/с – у чашечного анемометров.
Крыльчатые анемометры (рис. 8.1) требуют ориентировки крыльчатки вдоль оси воздушного потока. При непостоянстве направлений воздушного потока, например в производственных условиях, пользоваться таким анемометром затруднительно.
Рис. 8.2 График зависимости вида v=Q/H
Так как верхний предел скорости воздушного потока на рабочем месте в отдельных случаях составляет менее 0,1 м/с, не все из перечисленных анемометров подходят для сертификации этого параметра микроклимата.
Наиболее простым прибором для измерения скорости воздушного потока является кататермометр, принцип действия которого основан на интенсивности теплосъема с рабочей части движущимся воздухом. В силу этого его еще называют тепловым анемометром. Фактически – это обычный термометр, рабочая часть 4 которого имеет увеличенные размеры для снижения погрешности измерений за счет теплоотдачи капиляра 3 и верхнего резервуара 1 (рис. 8.3). Характеристикой прибора является фактор F [мкал∙ч·c/см2].
Его величину определяют при изготовлении и наносят на корпус в районе верхнего резервуара 2.
Порядок применение кататермометра следующий:
1. Нижний резервуар нагревают на пару с тем, чтобы часть подкрашенного спирта перешла в верхний резервуар.
2. Размешают прибор в точке измерений и при снижении столбика спирта до отметки 38°С включают секундомер.
3. При достижении отметки 35°С секундомер останавливают.
Отметим, что средний интервал температур составляет 36,5°С и соответствует температуре тела здорового человека.
4. Выполняют рассчеты:
,
где F – фактор кататермометра; T – время падения столбика спирта между отметками 38,0°С и 35,0°С; t – температура воздуха в точке измерения, °С.
Задача определения скорости воздуха упрощается, если предварительно построить график (рис. 8.2). Как следует из приведенных выражений, график применим при любом значении фактора кататермометра. Диапазон измеряемых скоростей – от сотых долей до 0,5 м/с,
9. Измерение теплового облучения
Для измерений интенсивности теплового облучения применяют радиометры с углом видимости приемника не менее 160о и чувствительностью в инфракрасной и видимой областях спектра. Одним из них является радиометр Argus–03 (рис. 8.4). Это цифровой прибор с широким диапазоном измерений лучистой энергии. Его применение целесообразно на рабочем месте кузнеца, машиниста котельной установки, а также в помещениях теплопунктов.
Методы измерения и контроля этого параметра микроклимата аналогичны приемам при измерении температуры воздуха, а положение точек над уровнем пола указано в табл. 9.1.
Для измерения интенсивности теплового облучения (Вт/м2) может использоваться радиометр Argus–03 отечественного производства (рис. 9.1). Это – компактный прибор с батарейным питанием и углом видимости приемника не менее 160о.
Автоматизированные системы измерения ТНС–индекса (WBGT– индекса по международному стандарту ISO 7243) могут быть как одно-, так и многоканальные. Они позволяют измерять необходимые для расчета параметры параллельно в трех точках и выдавать результат на встроенный дисплей и/или на принтер.
Таблица 9.1
| Положение оператора | Высота от пола | ||
|
a |
b |
c |
|
Стоя |
0,1 | 1,1 | 1,7 |
| Сидя | 0,1 | 0,6 | 1,1 |
Одноканальный комплект фирмы Брюль и Къер (Дания) показан на рис. 9.3. Комплект датчиков типа ММ 0030 включает шаровой термометр 1, сухой 2 и влажный 3 термометры. Влажный термометр имеет емкость, заполненную дистиллированной водой. Измерительный прибор, выполненный по компьютерной технологии, и выдает результат без вмешательства оператора.
Трехканальная конфигурация этого прибора позволяет определить ТНС–индекс, включая взвешенный показатель. Для этого достаточно перед измерениями задать режим работы измерительного прибора.
Блок схема 3–х канального комплекса приведена на рис. 9.5. Такая комплектация позволяет одновременно измерять значение WBGT–индекса в рассмотренных точках и рассчитывать взвешенный показатель
Рис. 9.5 Блок-схема 3–х канального прибора
10. Проведение сертификационных испытаний
Порядок проведения испытаний рассмотренных параметров различных режимов воздушной среды установлен стандартом системы сертификации на федеральном железнодорожном транспорте СТ ССФЖТ ЦТ–ЦП 129–2002[2]. Стандарт предусматривает оценку параметров микроклимата, как в кабине машиниста подвижного состава, так и в салонах и служебных помещениях при проведении сертификационных испытаний. Для реализации требований сертификации стандартом устанавлены методические требования по оценке следующих показателей (табл. 10.1):
1. коэффициента теплопередачи ограждений;
2. коэффициента герметичности;
3. эффективности системы подогрева;
4. эффективности системы охлаждения;
5. подпор воздуха (избыточное давление);
6. колическтво наружного воздуха, подаваемого в помещение (инфильтрация).
10.1 Сертификация показателя «Коэффициент теплопередачи ограждений»
Для поддержания оптимального температурного режима в кабине машиниста необходимо знать коэффициент теплопередачи ограждений:
где Q – тепловой поток
Таблица 10.1
Показатели, характеризующие микроклимат
| Показатель | Вид показателя | |
| Оценочный | Измеряемый | |
| Коэффициент теплопередачи ограждений |
средний коэффициент теплопередачи, Вт/м2К |
мощность обогревателей, кВт; температура воздуха, °С |
|
Коэффициент герметичности |
температурный коэффициент герметичности (ч·град)–1; скоростной коэффициент герметичности, (ч·км/ч)–1 |
температура воздуха, °С; относительная влажность, %; скорость движения объекта, км/ч |
|
Эффективность системы подогрева |
перепад температур, °С; время достижения заданной температуры, мин; точность поддержания температуры, °С |
температура воздуха, °С; скорость ветра, м/с; скорость движения объекта, км/ч; время нагрева до заданной температуры, мин |
|
Эффективность системы охлаждения |
перепад температур, °С; время достижения заданной температуры, мин; точность поддержания температуры, °С |
температура воздуха, °С; скорость воздуха, м/с; скорость движения объекта, км/ч |
|
Подпор воздуха (избыточное давление) |
избыточное давление, Па | нет |
|
Колическтво наружного воздуха, подаваемого в помещение (инфильтрация) |
количество наружного воздуха, подаваемого на 1 человека, м3/ч |
скорость воздуха, м/с; площадь вентиляционного проема, м2 |
