ГБОУ СОШ №806 (отделение3)

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
ЗАПАДНОЕ ОКРУЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ГОРОДА МОСКВЫ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №806
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Авторы:
Антонов Дмитрий
учащийся 8 класса «Д»,
Кувшинова Лариса
учащаяся 8 класса «Д»
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Руководитель:
Рябцева Кристина Анатольевна
учитель физики
ГБОУ СОШ №806 (отделение 3)
Москва
2015
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Оглавление
Введение ………………………………………………………………... 2
Основная часть
Глава 1. Теоретическая часть…………………………………………... 3
Глава 2. Практическая часть……………………………………............ 5
Заключение……………………………………………………………… 7
Библиография…………………………………………………………… 8
Приложения…………………………………………………………….. .9
1
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Введение
В настоящее время одной из глобальных проблем является рациональное использование
энергетических ресурсов, так как расширяются масштабы производственной деятельности
человека и растёт численность населения. Ресурсы окружающей среды носят ограниченный
характер. Поэтому необходимо так организовать расход этих ресурсов, чтобы не превысить
предельно допустимые нагрузки на окружающую среду и не вызвать необратимых
последствий в ее функционировании. Мы считаем, что этого можно достичь, если
регулировать подачу тепла и электроэнергии в различных помещениях, таким образом
можно контролировать микроклимат помещений, с целью создания благоприятных условий
для жизни и работы человека. Этого можно достичь с помощью установки в помещениях
технического устройства, которое будет измерять влажность воздуха, температуру и
освещённость. Желательно, чтобы данное устройство не только отслеживало показания
параметров микроклимата помещения, но и регулировало подачу тепла, электроэнергии и
интенсивность освещённости в помещении в зависимости от допустимых значений.
Нас заинтересовал вопрос соответствия микроклимата школьных помещений и
метрополитена санитарно-гигиеническим требованиям и как можно отслеживать его
изменение. Поэтому основной целью работы стало создание устройства, с помощью
которого можно будет проводить измерения температуры, влажности и освещённости в
различных помещениях.
2
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Основная часть
Глава 1. Теоретическая часть.
В настоящее время большую роль играет формирование бережного отношения к природным
ресурсам. Для решения этой задачи требуются не только теоретические знания, которые
ученик может получить во время изучения различных дисциплин в школе, но и практическая
деятельность. В процессе данной деятельности он может не только овладеть полезными
умениями и навыками, но и суметь оценить и прочувствовать как часто расточительно, а
иногда опасно для здоровья человека используются природные ресурсы.
Мы решили выяснить, в каких экологических условиях учащиеся нашей школы проводят
большее количество времени. Поэтому стали рассматривать микроклимат учебных
кабинетов и станций Московского метрополитена Арбатско-покровской линии.
Мы изучили «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации
обучения в общеобразовательных учреждениях» (СанПиН 2.4.2.2821-10). Из этих
документов мы узнали, что существуют определённые санитарно-гигиенические нормы для
школьных кабинетов (Таблица 1). На сайте mosmetro.ru/ мы нашли нормы СанПиН для
помещений метрополитена. (Таблица 2) .
Мы выяснили, что одними из важных параметров микроклимата помещений, влияющих на
физическое здоровье человека и работоспособность, являются относительная влажность
воздуха, температура и освещённость. Для отслеживания изменений этих параметров нами
был собран прибор.Для этого была изучена специальная литература: Ч.Платт «Электроника
для начинающих», а также специальные статьи на сайтах habrahabr.ru/, wiki.amperka.ru/ .
Для данного технического устройства была использована платформа arduinouno, два датчика,
один аналоговый и один цифровой. Для подключения датчиков мы использовали шилд.
Arduino — это небольшая плата с собственным процессором и памятью. На плате также есть
пара десятков контактов, к которым можно подключать всевозможные компоненты:
лампочки, датчики, моторы, чайники, роутеры, магнитные дверные замки и вообще всё, что
работает от электричества.
3
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Датчики можно классифицировать:
По принципу действия:
Оптические датчики (фотодатчики)
Магнитоэлектрический датчик (На основе эффекта Холла)
Пьезоэлектрический датчик
Тензопреобразователь
Ёмкостной датчик
Потенциометрический датчик
Индуктивный датчик
По характеру выходного сигнала:
Дискретные
Аналоговые
Цифровые
Импульсные
По среде передачи сигналов:
Проводные
Беспроводные
4
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Глава 2. Практическая часть.
Актуальность
Постоянный мониторинг состояния параметров микроклимата помещений (температуры,
относительной влажности воздуха, освещённости) способствует рациональному
использованию энергоресурсов.
Цель проекта
Создать устройство для измерения параметров микроклимата помещений различного типа,
в том числе и школьных.
Задачи проекта
1. Изучить литературу по данной проблеме.
2. Изучить нормы температуры, влажности, освещенности, при которых возможно
комфортное существование человека.
3. Собрать устройство для измерения температуры, влажности, освещенности.
4. Измерить с помощью устройства основные показания микроклимата в помещениях
школы и метрополитена.
5. На основании полученных результатов измерений сделать выводы об эффективности
работы данного устройства, подготовить рекомендации по рациональному
использованию энергоресурсов.
Объект исследования - микроклимат помещений.
Предмет исследования - показания температуры, влажности, освещенности в помещениях.
Гипотеза
Регулирование параметров микроклимата помещений, способствует экономии
энергоресурсов.
Для достижения цели в работе были использованы следующие методики проведения
исследования:
1. Полевое наблюдение (в естественной обстановке)
2. Эксперимент
3. Анализ и синтез
4. Сравнение
5
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Собрав наше техническое устройство для мониторинга параметров микроклимата (рис.1), мы
провели его испытания. Можно говорить о корректной работе сделанного нами прибора, так
как были измерены температура, относительная влажность, освещённость и уровень шума, с
помощью термометра, психрометра, люксметра, мобильного приложения для измерения
уровня шума, соответственно. Показания в обеих сериях измерений совпадают.
Мы начали свое исследование микроклимата метрополитена с того, что изучили
характеристики всех станций метрополитена, используя информацию с сайта mosmetro.ru, и
выбрали те станции, которые являются наиболее разноплановыми и отличаются друг от
друга глубиной залегания, датой основания (Таблица 3).
После серий измерений (рис.2 – рис.17), мы получили следующие результаты (Таблица 4), на
основании которых можно сделать вывод, что микроклимат данных помещений
метрополитена соответствует нормам СанПин. Небольшие отклонения значений
температуры наблюдаются на станции Молодёжная, что связано с её неглубоким залеганием
и колонным типом строения помещения.
Так же были сняты показания температуры, относительной влажности и освещённости на
нескольких этажах нашей школы до уроков и после (рис.18- рис.40). Результаты измерений
(Таблица 5, таблица 6) показали, что есть некоторые несоответствия с нормами СанПиН.
Температура в кабинетах выше нормы, а влажность ниже. Данные условия не являются
благоприятными для здоровья и работоспособности учащихся.
6
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Заключение
В процессе проведённой работы мы узнали о существовании специальных санитарногигиенических нормах, предъявляемым к различным типам помещений. Сравнивая наши
результаты с нормами СанПин для метрополитена, мы пришли к выводу, что микроклимат
метрополитена на момент снятия показаний соответствует нормам. Немного ниже нормы
температура воздуха на станции Молодёжная, скорее всего это связано с ее небольшой
глубиной залегания и колонным типом строения, что позволяет холодному воздуху легко
поступать на платформу станции. Мы также измерили уровень шума, который оказался
допустимым для метрополитена. Но долго находится в таких условиях вредно для человека.
Результаты измерений в помещениях школы показали, что температура воздуха в
учебных кабинетах на всех этажах и рекреации выше нормы. Относительная влажность
почти в два раза ниже нормы. При регулярном проветривании кабинетов такие показания
можно объяснить работой отопительной системы на повышенной мощности. Что
способствует нерациональному использованию тепловых ресурсов в зимний период. Этого
можно избежать, если снизить мощность отопительной системы и поставить увлажнители
воздуха в помещениях. Освещённость в учебных кабинетах превышает нормы. Это связано с
тем, что окна выходят на южную сторону, а на момент измерений на улице было солнечно и
в кабинетах было включено искусственное освещение. Для экономии электроэнергии
необходимо выключать искусственное освещение при хорошем дневном освещении.
Результаты наших измерений были представлены администрации ГБОУ СОШ №806
(отделение 3), которая в настоящее время принимает меры по устранению выявленных
несоответствий состояния микроклимата учебных помещений нормам СанПин и серьёзно
заинтересовалась возможностью экономии энергоресурсов в школе.
В будущем планируется доработка нашего технического устройства, направленная на
возможность работы прибора дистанционно. Для этого необходимо добавить bluetooth
модули, в этом случае можно регулировать параметры температуры, влажности,
освещённости на расстоянии примерно 15 метров. При подключении к Интернету и
создании специального программного обеспечения, управление станет возможным на
больших расстояниях.
7
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Библиография:
1. Электроника для начинающих. Ч.Платт, 2010г.
2. Московский метрополитен. - http://mosmetro.ru/
3. СанПин 120.13330.2012 «Свод правил. Метрополитены. Актуализированная редакция
СНиП 32-02-2003»
4. Как корректно провести учебное исследование . М.М. Новожилова, С.Г. Воровщиков,
И.В. Таврель . 2008 г.
8
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Приложение.
Рисунок 1
Прибор для мониторинга параметров микроклимата.
Таблица 1
Нормы СанПин для помещений образовательных учреждений
Температура, Со
Относительная влажность, %
Освещённость, лк
19
62
300
20
58
300
21
55
300
9
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Таблица 2
Оптимальные условия для жизнедеятельности человека в метрополитене, согласно нормам
СанПин
Факторы микроклимата
Допустимые значения
Температура воздуха, °C
16 - 19
20 - 23
24 - 26
Относительная влажность, %
80 - 30
75 - 30
70 - 30
Примечания.
1. В обводненных грунтах допускается превышение относительной
влажности на 10%.
2. Большая скорость движения воздуха соответствует его максимальной
температуре.
Таблица 3
Характеристики некоторых станций метрополитена Арбатско-Покровской линии
Станция метро
Дата открытия
Парк Победы
06.05.2003г.
Смоленская
05.04.1953г.
Деловой Центр
31.01.2014г.
Молодежная
05.07.1965г.
Тип станции
Пилоннаятрёхсводчатая
глубокого заложения
Пилоннаятрёхсводчатая
глубокого заложения
Колоннаятрёхпролётная
глубокого заложения
Колоннаятрёхпролётная
мелкого заложения
Глубина заложения
84 м
50 м
30 м
6,5 м
10
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Таблица 4
Результаты измерений параметров микроклимата станций метрополитена
Название
Средняя
Относительная
Освещённость,
Уровень шума,
станции
температура, ͦ С
влажность, %
люкс
ДБ
Парк Победы
20
46
102
75
Деловой центр
19
36
95
75
Смоленская
18
45
90
75
Молодежная
15
45
315
75
Таблица 5
Результаты измерений параметров микроклимата в помещениях школы до уроков:
Этаж
2
Тип помещения
Кабинет начальных
Средняя
Относительная
Освещенность,
температура, ͦ С
влажность, %
люкс
26
37
405
25
24
410
25
24
530
классов
3
Кабинет начальных
классов
4
Кабинет
математики
5
Кабинет физики
25
24
340
4
рекреация
25
33
115
11
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Таблица 6
Результаты измерений параметров микроклимата в помещениях школы после уроков:
Этаж
2
3
4
5
Тип помещения
Кабинет начальных
классов
Кабинет начальных
классов
Кабинет
математики
Кабинет физики
Средняя
Относительная
Освещенность
температура
влажность
люкс
26
27
405
26
21
410
27
25
530
26
21
340
рекреация
Рисунок 2
Показания температуры на станции метро Парк Победы
12
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок3
Показания температуры на станции метро Деловой центр
Рисунок4
Показания температуры на станции метро Смоленская
13
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок5
Показания температуры на станции метро Молодежная
Рисунок 6
Показания влажности на станции метро Парк победы
14
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 7
Показания влажности на станции метро Деловой центр
Рисунок 8
Показания влажности на станции метро Смоленская
15
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 9
Показания влажности на станции метро Молодежная
Рисунок 10
Уровень шума на станции метро Парк Победы
16
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 11
Уровень шума на станции метро Деловой центр
Рисунок 12
Уровень шума на станции метро Смоленская
17
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 13
Уровень шума на станции метро Молодежная
Рисунок 14
Освещенность на станции метро Парк Победы
18
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 15
Освещенность на станции метро Деловой Центр
Рисунок 16
Освещенность на станции метро Смоленская
19
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 17
Освещенность на станции метро Молодежная
Рисунок 18
Показания относительной влажности в рекреации
20
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 19
Показания освещённости в рекреации
Рисунок 20
Показания температуры в рекреации
21
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 21
Показания влажности в классе до уроков на 2 этаже
Рисунок 22
Показания температуры в классе до уроков на 2 этаже
22
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 23
Показания освещенности в классе до уроков на 2 этаже
Рисунок 24
Показания влажности в классе после уроков на 2 этаже
23
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 25
Показания температуры в классе после уроков на 2 этаже
Рисунок 26
Показания влажности в классе до уроков на 3 этаже
24
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 27
Показания температуры до уроков на 3 этаже
Рисунок 28
Показания освещенности в классе до уроков на 3 этаже
25
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 29
Показания влажности после уроков на 3 этаже
Рисунок 30
Показания температуры после уроков на 3 этаже
26
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 31
Показания влажности до уроков на 4 этаже
Рисунок 32
Показания температуры до уроков в классе на 4 этаже
27
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 33
Показания освещенности в классе до уроков на 4 этаже
Рисунок 34
Показания влажности в классе после уроков на 4 этаже
28
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 35
Показания температуры в классе после уроков на 4 этаже
Рисунок 36
Показания влажности в классе до уроков на 5 этаже
29
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 37
Показания температуры в классе до уроков на 5 этаже
Рисунок 38
Показания освещенности в классе до уроков на 5 этаже
30
Прибор для мониторинга параметров микроклимата
в учебных помещениях и на станциях метрополитена
Антонов Дмитрий
Кувшинова Лариса
ГБОУ СОШ №806 (отделение3)
Рисунок 39
Показания влажности в классе после уроков на 5 этаже
Рисунок 40
Показания температуры в классе после уроков на 5 этаже
31