Микроклиматические условия в кабинетах и лабораториях
Цель работы: ознакомиться с основными видами и конструктивными особенностями приборов для исследования микроклиматических условий в кабинетах и лабораториях школы; научиться пользоваться приборами. Вопросы для изучения:
1. Воздушно-тепловой режим в учебных помещениях.
2. Измерение относительной влажности.
3. Измерение атмосферного давления.
4. Измерение скорости движения, воздуха.
Воздушно-тепловой режим в учебных помещениях
Большое влияние на самочувствие и работоспособность человека оказывает микроклимат производственных помещений, который определяется совместным действием на организм человека температуры воздуха, его состава и давления, относительной влажности и скорости движения воздушных потоков.
Между телом человека и окружающей средой постоянно происходит теплообмен. Несмотря на колебания параметров внешней среды, температура тела поддерживается на относительно постоянном уровне (36,5—37 °С) за счет терморегуляции в организме. Однако длительное нарушение параметров микроклимата может привести к негативным последствиям для организма. Так, повышение температуры окружающего воздуха (свыше 22 °С), особенно в сочетании с повышенной влажностью, приводит к значительному накоплению тепла и перегреву организма. Наблюдается головная боль, общая слабость, тошнота, обильное потоотделение. Происходит обезвоживание организма, потеря минеральных солей и водорастворимых витаминов, а также изменение в деятельности сердечно-сосудистой системы (увеличение частоты пульса, кровяного давления). Человек быстро утомляется, снижается его работоспособность.
Значительное понижение температуры в кабинетах и лабораториях (ниже 16 °С) приводит к переохлаждению организма и возникновению простудных заболеваний, радикулита, функциональным сдвигам в сердечно-сосудистой системе. Особенно эти процессы усиливаются при повышении относительной влажности и скорости движения воздуха.
В связи с этим санитарные нормы устанавливают допустимую температуру производственных помещений (не ниже 13. °С), классов, кабинетов, лабораторий учебных заведений (16—22 ,°С), гимнастических и физкультурных залов, вестибюлей, коридоров (14-18 °С). Оптимальной для кабинетов и лабораторий является температура 18— 20 °С. В состав атмосферного воздуха входит азот (78,08%), кислород (20,95%), углекислый газ (0,03%), аргон и другие газы (0,94%). Кислород необходим для поддержания жизнедеятельности человека. При дыханий поступающая в легкие венозная кровь освобождается от углекислоты и обогащается кислородом. В процессе движения по телу кровь отдает тканям кислород и отводит образовавшуюся в них углекислоту. Газообмен происходит нормально при давлениях, близких к атмосферному. Азот — газ физиологически безвредный. Углекислый газ не особо вреден, но опасен тем, что, замещая кислород, уменьшает его содержание в воздушной среде.
В состав воздуха, кроме того, входят водяные пары, пыль и другие примеси. Небольшие отклонения в содержании указанных Газов, и в первую очередь уменьшение концентрации кислорода и увеличение содержания углекислоты, снижают работоспособность, а при значительных отклонениях от нормы атмосфера становится опасной для жизни человека.
Знание атмосферного давления весьма важно для предсказания погоды на ближайшие дни, так как изменение атмосферного давления связано с изменением погоды. Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °С, называют нормальным.
101300 Па = 1013 гПа — нормальное атмосферное давление.
На самочувствие человека оказывает влияние и влажность воздуха. По санитарным нормам допустимая относительная влажность в учебных помещениях должна быть 40-60%, а в теплое время года возможно ее увеличение до 75%. Наиболее комфортно человек себя ощущает при относительной влажности 40—50%. Воздух считается сухим при относительной влажности менее 40%, нормальным — от 40% до 80% и влажным — более 80%. При высокой влажности в жаркий день испарение влаги из поверхности кожи уменьшается. При низкой влажности, в результате интенсивного испарения, кожа становится сухой и обезвоживаются слизистые оболочки дыхательных путей человека.
Немаловажно для самочувствия человека движение окружающего воздуха. Санитарными нормами определен и этот параметр. Средние скорости движения воздуха в кабинетах и лабораториях учебных заведений должны составлять 0,2-0,5 м/с в холодное и переходное время года и 0,5—1,5 м/с в теплое время года. (Ощущать воздушные потоки человек начинает со скорости воздуха 0,15 м/с).
Ддя поддержания должного воздушного режима в учебных помещениях существуют косвенные расчетные, так называемые антракометрические (по углекислому газу), методы.
Объем вентиляции — необходимое количество воздуха в метре кубическом для нормального газообмена в течение часа, и он рассчитывается по формуле:
где L — объем вентиляции в метре кубическом; k — количество литров углекислого газа, выделяемого одним человеком в час при спокойной сидячей работе (для взрослого в среднем 22,6 л, для школьника — примерно столько литров, сколько лет школьнику); р — предельно допустимая концентрация углекислого газа, т; е. 0,1 %; q — концентрация углекислого газа в атмосфере (0,03%, для города — 0,04%).
Арифметические подсчеты показывают, что для взрослого человека объем вентиляции равен, в среднем, 37,7 метра кубического; для первоклассника он равен 10—12 метров кубических, для выпускника школы — 25 — 30 метров кубических. Это тот объем, который нужен для нормального газообмена (а следовательно, и нормального самочувствия и высокой работоспособности) в течение часа.
А каков же фактический объем, приходящийся на одного человека в помещении (этот фактический объем получил название "воздушный куб")?
Воздушный куб — определяется отношением объема помещения к количеству людей в этом помещении.
Если принять, что средняя наполняемость стандартного класса 35 учащихся, площадь помещения 50 метров квадратных, высота помещения 3,3 м, то получаем, что воздушный куб приблизительно равен 5 метрам кубическим, т. е. его величина значительно меньше, чем величина объема вентиляции.
Кратность воздухообмена — отношение объема вентиляции к воздушному кубу и показывающее сколько раз за 1 час должен полностью обновиться (смениться) воздух, чтобы на протяжении этого часа он соответствовал нормативам.
Из приведенных чисел видно, что даже в 1-м классе воздух за время урока должен обновиться как минимум дважды; в выпускных классах необходимая кратность воздухообмена равна 5—6.
Поддержание должного воздушного режима в учебном помещении может быть обеспечено следующими условиями:
1. Не рекомендуется заклеивать на зиму все окна в классе — одно окно, ближайшее к доске, лучше не заклеивать.
2. Во время урока держать слегка приоткрытой дверь в классе, создав в рекреационных помещениях запас свежего воздуха.
3. Осуществлять максимально возможное проветривание во время перемен, удалив детей из класса (даже зимой, открыв на какое-то время окно, можно не опасаться значительного снижения температуры воздуха в классе).
4. В отсутствие детей в классе осуществлять "сквозное" проветривание, открыв в классе окна и двери, и открыв в коридоре окно напротив класса. Воздух в классе полностью обновляется через 3—5 минут такого проветривания.
Для определения микроклиматических параметров в школьных помещениях используют термометры, барометры, психрометры или гигрометры и анемометры.