система мониторинга микроклимата. Инженерноконструкторский проект Домашняя система мониторинга микроклимата
 Скачать 247.08 Kb.
|
1 2 Министерство общего профессионального образования Свердловской области Управление образованием администрации Невьянского городского округа Муниципальное бюджетное учреждение средняя общеобразовательная школа № 3 Инженерно-конструкторский проект «Домашняя система мониторинга микроклимата» Авторы: Коновалов Андрей, Антропова снежанна учащиеся 9б класса МБОУ СОШ №3 Руководители: Мальков Сергей Сергеевич, Малявин Сергей Михайлович г. Невьянск 2017 г. ОглавлениеВведение 3 Глава 1. Микроклимат 5 Глава 1.1. Влияние микроклимата и его поддержание 5 Глава 1.2 Микроклимат в вашем доме: актуальность вопроса 9 Глава 2. Практическая реализация системы мониторинга микроклимата 10 ВведениеИсследования показали, что человек проводит в помещении 80% своей жизни, из них 40% - на рабочем месте. От того, в каких условиях нам приходится трудиться, зависит многое, в том числе и здоровье. Сегодняшнее состояние производственных помещений красноречиво иллюстрируется следующим примером. В нескольких офисных зданиях были взяты пробы воздуха. Анализ показал, что в них содержались многочисленные бактерии, вирусы, частицы пыли, вредные органические соединения, такие как молекулы угарного газа, и многие другие вещества, неблагоприятно сказывающиеся на здоровье работников. Наличие не слишком благоприятных условий для работы подтверждает и статистика: 30% офисных служащих страдают повышенной раздражимостью сетчатки глаза, 25% испытывают систематические головные боли, а у 20% возникают заболевания дыхательных путей. Существенный вклад в формирование этих цифр вносит микроклимат (метеорологические условия) в производственных помещениях. Микроклимат определяется действующим на организм человека сочетанием температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения нагретых поверхностей. В основном он влияет на тепловое состояние организма и его теплообмен с окружающей средой. Несмотря на то, что параметры микроклимата помещений могут значительно колебаться, температура тела человека остается постоянной (+36,6°С). Свойство человеческого организма поддерживать тепловой баланс называется терморегуляцией. Нормальное протекание физиологических процессов в организме возможно лишь тогда, когда выделяемое организмом тепло непрерывно передается в окружающую среду. Теплоотдача происходит тремя основными способами: конвекцией, излучением и испарением. Объект исследования: Микроклимат в помещениях Предмет исследования: Система мониторинга микроклимата Гипотеза: Если мы изучим основные особенности создания благоприятного микроклимата человека, то сможем создать систему мониторинга применяя знания по программированию, технологии изготовления. Цель: Создать систему мониторинга микроклимата с функцией наиболее важных измерений. Задачи: Проанализировать теоретический материал по влиянию микроклимата на человека; Создать и сконструировать домашнюю систему мониторинга микроклимата; Проверить теоретические знания на практике; Создать рабочий макет домашней системы мониторинга микроклимата; Изучить особенности работы домашней системы мониторинга микроклимата; Создать рабочую программу домашней системы мониторинга микроклимата; Сделать выводы. В своей работе мы использовали следующие методы исследования: анализ, синтез, сравнение, моделирование, эксперимент. Глава 1. МикроклиматМикроклимат - это комплекс метеорологических условий в помещении: температура, относительная влажность, количество аэроионов*, воздухообмен, скорость движения воздуха, содержание в воздухе твердых частиц (пыли), наличие приятных запахов (ароматерапия) и др. Оптимальными для микроклимата жилых и общественных помещений в тёплое время года считаются: температура воздуха 22-25° С, относительная влажность 40-60 %, скорость движения воздуха не более 0,25 м/с; в холодное время года эти показатели составляют соответственно 20-22° С, 30-45 % и 0,1-0,15 м/с. При этом разница температур по горизонтали от окон до противоположной стены не должна превышать 2 °C, а по вертикали 1 °C на каждый метр высоты помещения. Для создания комфортного микроклимата в помещении используются специальные системы: в холодное время года — системы отопления: газовые, дровяные или угольные печи; система централизованного водяного, в редких случаях (как устаревшего) парового отопления (для жилых и общественных зданий запрещено); калориферы и электрообогреватели. Системы приточно-вытяжной вентиляции (возможно использование рекуперации тепловой энергии вытяжного воздуха). Системы увлажнения воздуха (паровые, ультразвуковые, с традиционным испарением (холодные)). В тёплое и жаркое время года — системы вентиляции и кондиционирования (охладители, осушители, обеспыливатели). Глава 1.1. Влияние микроклимата и его поддержаниеНа протяжении многих веков люди стремятся создать в доме уют. Конечно, такие запросы все время меняются, ведь критерии комфорта становятся другими. Пещерный человек был доволен хорошей теплой пещерой с очагом и шкурами животных, а вот современного вряд ли этим удовлетворишь. Погода в доме начинается с оптимального микроклимата, который является главной составляющей комфорта. Жители мегаполисов проводят большую часть времени в офисах и квартирах, а остальное – на открытом воздухе, который уж никак нельзя назвать свежим. Городской воздух так загрязнен пылью, промышленными выбросами и выхлопными газами, что он совершенно не подходит для нормальной жизнедеятельности человека. Для его улучшения нужны большие комплексные усилия глобальных масштабов, но мы можем создать благоприятный микроклимат хотя бы в своем жилище. Частично проблема решается заменой старых окон на пластиковые, которые не пропускают с улицы пыль, грязь и шум. Но, кроме этого, можно воспользоваться и специальными современными приспособлениями. Климатическое оборудование, выбор которого в настоящее время достаточно обширен, заставит домочадцев забыть о том, что в доме может быть жарко, холодно или душно. Как создать микроклимат в квартире Первоочередная задача создания комфорта в жилище – поддержание комфортной температуры. Сейчас системы автономного отопления оборудованы датчиками температуры. Контроллер, полагаясь на клапаны с электроприводом, отслеживает разницу температуры снаружи и заданной программой, регулирует мощность газовой горелки и поток теплоносителя. Так поддерживается оптимальный климат в помещении. То есть, чем холоднее на улице, тем теплее и уютнее будет в помещениях. Однако, это еще не все. Не всегда одинаковая температура во всех комнатах приемлема. Некоторым нравится, чтобы в спальне было прохладно, а в ванной комнате – очень жарко. К тому же, не лишним было бы и сэкономить на отоплении, если дома никого нет. Для этого предусмотрены устройства, поддерживающие в детской температуру 24 градуса, в других комнатах - от 18 до 22, уменьшающие нагрев в отсутствии хозяев и так далее. Следует особое внимание уделить поддержанию приемлемого уровня влажности и на хорошую вентиляцию. В этом помогут осушители, увлажнители воздуха, ионизаторы. Проветривать, конечно, можно и старым способом – открыв окно, но вряд ли в помещение извне поступит чистый воздух. Целесообразно в этом случае применять современные системы вентиляции, способные удалить грязный, нагретый или охлажденный воздух. Влажность важна для здоровья человека, сохранности мебели, состояния стен, нормального существования комнатных растений. Поэтому, за этим показателем нужно следить тщательно и вовремя принимать меры по осушению или увлажнению воздуха. Для этого существует много простых способов, а еще лучше использовать устройства, предлагаемые торговой сетью. Функции системы вентиляции Вентиляция должна выполнять такие функции: • фильтровать воздух. Он обновляется при помощи электростатического, антибактериального и других фильтров; • гумифицировать, то есть, увлажнять воздух, так как сухой не полезен человеку, сушит кожу и слизистые оболочки. Также он портит мебель и детали интерьера. Охлаждать воздух можно при помощи кондиционера, дарящего приятную прохладу в жаркие летние дни и контролирующего влажность воздуха. Эта тема столь обширна, что для ее раскрытия понадобится отдельная статья. Недостаток кислорода Довольно часто в городской квартире ощущается недостаток кислорода, ведь он не проходит с улицы через пластиковые окна. И тут пригодится такой прибор, как концентратор кислорода. Он способен выделить из воздуха кислород, а все загрязнители - разные вредные газы, выбросить в атмосферу. Сейчас данный концентратор является самым выгодным с точки зрения экономики и эффективности устройством, позволяющим проводить кислородотерапию дома. Он достаточно надежный, простой, безопасный, совершенно нетребовательный в обслуживании. Концентратор кислорода создает атмосферу, приближенную к морскому климату на лучших курортах. Поэтому в тех квартирах, где он используется, жильцы чувствуют себя прекрасно, меньше болеют, бодры и веселы. Очистка воздуха Как уже говорилось выше, содержащиеся в воздухе вредные вещества можно удалить при помощи вентиляции. Но ее способности ограничиваются большим количеством этих самых веществ и погодными условиями. Воздухоочистители устанавливают в системах кондиционирования, отопления и вентиляции. Существуют портативные приборы, помогающие очистить воздух в каком-то определенном месте квартиры или всего в одной комнате. Воздух в помещениях может содержать в себе разные загрязнители: твердые частицы: пыль, шерсть домашних животных, пыльца, бактерии, пылевые клещи и так далее; газообразные вещества, образующиеся в процессе горения: табачный дым, результат работы газовых кухонных плит, выхлопные газы машин, испарения моющих средств, красок. Потому воздух приходится очищать с помощью разных типов устройства. Твердые частицы удаляют электронным воздухоочистителем или механическим воздушным фильтром. Электронные устройства работают на основе электростатического притяжения, используемого для захвата заряженных частиц. Для кухонь используется воздухоочиститель с сорбентом – активированным углем, который устраняет газообразные загрязнители воздуха. Существуют устройства с ультрафиолетовыми технологиями – бактерицидные излучатели. Портативные воздухоочистители снабжены вентилятором, благодаря которому воздух циркулирует. Как правило, во многих подобных приборах используются вышеописанные технологии. Удобно, что портативные приборы мобильны, то есть, их можно переносить из помещения в помещение. Они используются для локальной или непрерывной очистки воздуха, но лишь определенных зон, а всю комнату обработать не удастся. Кроме того, пыльцу и пыль, то есть, крупные частицы, эффективно они удалить не в состоянии. Глава 1.2 Микроклимат в вашем доме: актуальность вопросаВ зависимости от того, в каком доме вы проживаете, особенности микроклимата могут существенно отличаться. Так, микроклимат деревянного дома полезен для здоровья человека, за счет экологичности и натуральности основного материала – древесины. При отсутствии нарушений во время строительства, в деревянном доме сохраняется тепло зимой и прохлада летом. Влияние микроклимата на здоровье человека Оптимальные параметры микроклимата могут помочь стабилизировать состояние человека и сделать его нахождение в дома или квартире приятным. В условиях города делать это все сложнее, из-за загазованности воздуха и ужасного состояния панельных домов. От показателей влажности напрямую зависит то, как сильно перегревается человек. Если квартира не обеспечена нормальной циркуляцией, то до критической отметки можно дойти за несколько часов. Низкий уровень влажности скажется и на состоянии органов. Так, это может привести к потрескавшейся коже, слизистым оболочкам, а также последующим заражением болезнетворными бактериями, микроорганизмами. Чтобы создать оптимальный уровень влажности и соотношение других параметров, люди покупают увлажнители, ионизаторы воздуха. Более экономным вариантом будет держать дома достаточное количество особенных комнатных растений. Все они способствуют увеличению уровня влажности квартиры, а также вырабатывают дополнительный кислород, поглощают углекислый газ. Глава 2. Практическая реализация системы мониторинга микроклиматаИсследуя вопрос создания комфортного микроклимата, учитывая, что человек сам может регулировать эти показатели различными способами, мы посчитали, что будет важно производить мониторинг основных показателей. Для создания системы мониторинга микроклимата нам понадобилось обширное количество знаний в области микроэлектроники, основ программирования и технологии обработки материалов. В общем случае комфорт в помещении зависит от следующих факторов: Температура в помещениях; Относительной влажности воздуха в помещениях; Чистота воздуха; Вида деятельности человека; Освещённость помещений. Для начала реализации устройства мы выбрали основные параметры микроклимата в помещениях жилых зданий, которые включают в себя : Уровень освещенности; Чистоты воздуха; Температуры; Влажность; Наличие угарного газа. Мы также подготовили требования и функционал устройства: Система должна иметь возможность измерять уровни освещенности, чистоту воздуха, температуру, относительную влажность, наличие угарного газа. Система должна передавать данные, для подключенных устройств, которые регулируют микроклимат в помещении Система должна иметь эстетически приятный вид. Следующим шагом был поиск электронных компонентов, которые подойдут для создания работающей системы мониторинга микроклимата. Мы остановились на нижеописанных компонентах
1 2 |
