1
INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA
LABORATORYJNEGO NR 1
Z FIZYKI BUDOWLI
Zakład Instalacji Budowlanych
i Fizyki Budowli
POLITECHNIKA WARSZAWSKA
Adres: ul. Łukasiewicza 17 p.123 09-400 Płock, Polska
Tel./faks +48 024-367-21-14, e-mail:zinstbud@pw.plock.pl
PDF created with pdfFactory Pro trial version
2
1. Temat ćwiczenia
Pomiar temperatury i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu wraz
z wyznaczeniem pionowego gradientu temperatury
2. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z aparaturą pomiarową i metodami pomiaru podstawowych
parametrów charakteryzujących mikroklimat.
3. Zakres ćwiczenia
Zakres ćwiczenia obejmuje wykonanie pomiaru temperatury i wilgotności względnej powietrza
w pomieszczeniu za pomocą aparatury pomiarowej oraz wyznaczenie pionowego gradientu
temperatury.
4. Podstawy teoretyczne
Definicje podstawowych pojęć (z literatury przedmiotu: L. Wolski „Fizyka obiektów rolniczych”
PWN 1987; S. Grabarczyk „Fizyka budowli. – komputerowe wspomaganie projektowania
budownictwa energooszczędnego.” OW PW 2005; J. Pogorzelski „Fizyka budowli”; T.
Kisielewicz, „Fizyka cieplna budowli” – Kraków 1998):
- temperatura,
- wilgotność względna,
- gradient temperatury (wzór na jego wyznaczanie),
- podstawy prawne określające wymagane wartości powyższych parametrów w budownictwie
(Polskie Normy, Dziennik Ustaw 75 poz. 690 z 2002 roku ).
PDF created with pdfFactory Pro trial version
3
5. Opis i charakterystyka aparatury pomiarowej oraz wykonanie
pomiarów
Aparatura pomiarowa używana w trakcie badań
1. Termohigrometry
Termohigrometr LB-701 z panelem odczytowym LB-702
Rys. 1. Termohigrometr LB-701 z panelem odczytowym LB-702.
Sonda pomiarowa LB-701 składa się z cienkowarstwowego czujnika temperatury
Pt-1000,
cienkowarstwowego
pojemnościowego
czujnika
wilgotności
względnej,
elektronicznych układów przetwarzających i układu programowanej pamięci nieulotnej, w której
zapisywane są indywidualne charakterystyki sondy, oraz dane identyfikacyjne i techniczne.
Czujniki pomiarowe sondy są chronione wymienną osłoną, której typ zależy od zastosowań.
Przyrząd w wersji standardowej jest wyposażony w osłonę czujników - filtr zanieczyszczeń typu
F2.
Dane techniczne:
POMIAR TEMPERATURY
Niepewność pomiaru
+/- 0,2°C
Zakres pomiaru LB-701
-40..+85°C
POMIAR WILGOTNOŚCI
+/- 2.0%
w zakresie 10-90%
Niepewność pomiaru
+/- 4.0%
poza zakresem 10-90%
10-95%
dla temperatur do +40°C
10-60%
dla temperatur do +70°C
Zakres pomiaru LB-701
10-40%
dla temperatur do +80°C
POMIAR CIŚNIENIA (PANEL LB-702B)
PDF created with pdfFactory Pro trial version
4
Niepewność pomiaru
+/- 1.0 hPa
Zakres pomiaru
700-1100 hPa
w zakresie temperatur 0..+50 °C
ODCZYT POMIARÓW
Parametr
Zakres odczytu
Rozdzielczość
temperatura powietrza
-40.0..+80.0°C
0,1°C
wilgotność względna
0.0..100.0%
0,1%
temperatura punktu rosy
-40.0..+100,0°C
0,1°C
objętościowa zawartość pary wodnej
w powietrzu
0..99999ppm
1ppm
czas
mies., dni, godz., min.
1 min
ciśnienie (opcjonalnie)
700...1100 hPa
0.1 hPa
ZASILANIE
bateryjne
4 baterie R6 (AA)
sieciowe
zasilacz stabilizowany 9V DC
ZAKRES TEMPERATUR PRACY
Urządzenie
Zakres
Uwagi
Sonda LB-701
-40..+85°C
Termohigrometry stacjonarne serii LB-710
Rys. 2. Termohigrometry stacjonarne LAB-EL, od lewej: LB-710B, LB-710M.
Termohigrometry stacjonarne LB-710, nie posiadają własnego wyświetlacza. Są głównie
przeznaczone do tworzenia wielopunktowych systemów nadzoru klimatu. Termohigrometr LB-
710 może być umieszczony w dużej odległości (nawet kilka km) od odbiornika informacji,
PDF created with pdfFactory Pro trial version
5
którym może być: regulator wilgotności, konwerter LB-486 lub poprzez konwerter LB-371
komputer PC z interfejsem RS-232.
Termohigrometr LB-710B jest przeznaczony do pomiaru temperatury i wilgotności
względnej powietrza w pomieszczeniach. Jest to urządzenie stacjonarne, o niewielkich
rozmiarach, zasilane z zewnętrznego źródła. Dzięki zastosowaniu hermetycznej obudowy oraz
odpowiedniego filtru chroniącego czujniki pomiarowe może pracować w miejscach o znacznym
zapyleniu. W wersji standardowej jest on wyposażony w osłonę czujników - filtr zanieczyszczeń
typu F3.
Przyrząd nie posiada mechanicznych elementów kalibracyjnych. Jego kalibracja polega na
przesłaniu przez interfejs cyfrowy do nieulotnej pamięci przyrządu danych kalibracyjnych
uzyskanych we wzorcowych warunkach klimatycznych, co gwarantuje wygodę i stabilność
parametrów metrologicznych pomierzonych w czasie.
Dane techniczne:
POMIAR TEMPERATURY
Niepewność pomiaru
+/- 0.4°C
Zakres pracy
0..+70°C
POMIAR WILGOTNOŚCI
Niepewność pomiaru +/- 2.0% dla temperatury 25°C
0..100%
dla temperatur do
+40°C
0..60%
dla temperatur do
+70°C
Zakres pracy
0..40%
dla temperatur do
+85°C
ZASILANIE
zakres napięć
8..24V DC
4mA
średnio
pobór prądu
25mA
maksymalnie
PDF created with pdfFactory Pro trial version
6
2. Termometry
Termometr LB-710T
Rys. 3. Termometr LB-710T
Termometr LB-710T jest przeznaczony do pomiaru temperatury powietrza w zakresie -
40...+85°C. W wersji standardowej składa się z czujnika do pomiaru temperatury wykonanego w
postaci „szpilki” ze stali nierdzewnej, zawierającego rezystor termometryczny Pt1000,
połączonego z przetwornikiem pomiarowym czterożyłowym kablem ekranowanym o długości od
1 do 10m.
Termometr LB-710T jest urządzeniem stacjonarnym o małych rozmiarach, zasilanym z
zewnętrznego źródła. Jego konstrukcja oparta jest na wydajnym i oszczędnym energetycznie
sterowniku mikroprocesorowym. Mikroprocesor wbudowany w przyrząd oblicza wynik pomiaru
temperatury na podstawie znajomości nieliniowych charakterystyk czujnika temperatury oraz
cyfrowych danych kalibracyjnych zapamiętanych podczas wzorcowania w pamięci.
Przyrząd może być dołączony do dowolnego systemu nadzorującego, np. regulatora
klimatu LB-722, koncentratora LB-731, panelu LB-755, konwertera LB-486 albo za pomocą
konwertera LB-371 do interfejsu RS232C dowolnego komputera. Umożliwia to zdalne i
automatyczne sczytywanie danych pomiarowych.
Przyrząd nie posiada mechanicznych elementów kalibracyjnych. Jego wzorcowanie
polega na przesłaniu, przez interfejs cyfrowy do nieulotnej pamięci, danych kalibracyjnych
uzyskanych we wzorcowych temperaturach, co gwarantuje wygodę i wysoką dokładność
wzorcowania oraz stabilność parametrów metrologicznych przyrządu w czasie.
Dane techniczne:
PDF created with pdfFactory Pro trial version
7
DANE METROLOGICZNE
Maksymalny zakres pomiaru
-99,9...+199,9°C
Niepewność pomiaru dla kalibracji
jednopunktowej *1)
+/- 0,2°C, +/- 1 ostatnia cyfra
Niepewność pomiaru dla kalibracji
dwupunktowej *1)
+/- 0,1°C, +/- 1 ostatnia cyfra
0,1°C - standard
Pomiar temperatury
Rozdzielczość pomiaru
0,01°C - opcja
Przetwornika pomiarowego
-40...+85°C
Czujnika temperatury (standardowego)
-60...+90°C (z wyłączeniem przewodu
przyłączeniowego)
Zakres temperatur
pracy
Czujnika temperatury (specjalnego)
-100...+200°C (zależna od wersji czujnika)
temperatura w zakresie
-99,9...+199,9°C, 0,1°C
numer seryjny przyrządu
Odczyt pomiarów
stan techniczny przyrządu
*1) - w zakresie o szerokości 50°C.
Termometr ośmiokanałowy LB-711
Rys. 4. Termometr ośmiokanałowy LB-711
Termometr ośmiokanałowy LB-711 jest przeznaczony do pomiaru temperatury
dowolnych mediów, w zakresie zależnym od użytych czujników pomiarowych - maksymalnie od
–200 do +550 °C.
Przyrząd składa się z ośmiokanałowego przetwornika pomiarowego, do którego
podłączonych jest od 1 do 8 czujników temperatury zawierających rezystory termometryczne
Pt1000 (Pt100). W wersji standardowej TL-2 każda sonda jest wykonana ze stali nierdzewnej w
PDF created with pdfFactory Pro trial version
8
postaci „szpilki”. Konstrukcja czujnika temperatury w wersji specjalnej jest uzależniona od jego
przeznaczenia.
Termometr LB-711 jest urządzeniem stacjonarnym, o małych rozmiarach, zasilanym z
zewnętrznego źródła. Jego konstrukcja opiera się na oszczędnym energetycznie sterowniku
mikroprocesorowym oraz precyzyjnym przetworniku A/C. Może on współpracować z panelem
odczytowym, panelem stacji meteorologicznej LB-741, konwerterem LB-486 albo LB-371, może
być dołączony do interfejsu RS232C dowolnego komputera PC. Obserwację wyników pomiarów
oraz ich rejestrację na dysk komputera PC umożliwia program, który wchodzi w skład
wyposażenia termometru.
Przyrząd nie posiada mechanicznych elementów kalibracyjnych. Jego wzorcowanie
polega na przesłaniu przez interfejs cyfrowy do nieulotnej pamięci przyrządu danych
kalibracyjnych uzyskanych we wzorcowych temperaturach. Gwarantuje to wygodę i wysoką
dokładność wzorcowania oraz stabilność parametrów metrologicznych przyrządu w czasie.
Dane techniczne:
DANE METROLOGICZNE
-100...+200 °C
zakres pomiarowy podstawowy, LB-711
Zakres pomiaru
-200...+550 °C
zakres pomiarowy rozszerzony, LB-711E
Niepewność pomiaru
Kalibracja jednopunktowa
Kalibracja dwupunktowa
W zakresie o szerokości
+/- 0,1 °C, +/- 1 ostatnia cyfra +/- 0,05 °C, +/- 1 ostatnia cyfra 50 °C
+/- 0,2 °C, +/- 1 ostatnia cyfra +/- 0,1 °C, +/- 1 ostatnia cyfra 100 °C
LB-711
+/- 0,4 °C, +/- 1 ostatnia cyfra +/- 0,2 °C, +/- 1 ostatnia cyfra 200 °C
+/- 1,5 °C, +/- 1 ostatnia cyfra +/- 0,8 °C, +/- 1 ostatnia cyfra 400 °C
LB-711E
+/- 3,0 °C, +/- 1 ostatnia cyfra +/- 1,5 °C, +/- 1 ostatnia cyfra 750 °C
Przetwornika pomiarowego
-40...+80 °C
Sondy pomiarowej standardowej
-60...+90 °C
Zakres temperatur pracy
Sondy pomiarowej specjalnej
-200...+550 °C
0,1 °C - standard
Rozdzielczość pomiaru
0,01 °C - opcja
Konfigurowane podczas kalibracji przyrządu
ZASILANIE
Zakres napięć
8...24V DC
8 mA
średnio
Pobór prądu
25 mA
maksymalnie
PDF created with pdfFactory Pro trial version
9
3. Konwerter - rejestrator LB-486
Rys. 5. Konwerter LB-486
Konwerter LB-486 pozwala stworzyć stanowisko do kilkupunktowego, lokalnego
monitoringu klimatu albo internetową stację meteorologiczną. Służy do dołączenia kilku
przyrządów pomiarowych do standardowego komputera PC. Z wykorzystaniem modułu iBOX
istnieje możliwość połączenia konwertera LB-486 i dołączonych do niego przyrządów
pomiarowych bezpośrednio do Internetu (bez pośrednictwa komputera PC).
W wersji podstawowej konwerter LB-486 jest przeznaczony do równoczesnego
przyłączenia do jednego portu RS-232 (COM) komputera PC:
−
od 1 do 4 przyrządów pomiarowych pracujących z wykorzystaniem cyfrowej pętli
prądowej (CPP, S300 LAB-EL), takich jak np.: LB-705, LB-710, LB-710D, LB-710DT,
LB-710T, LB-711, LB-715, LB-716, LB-716D, LB-722, LB-724, LB-746,
−
deszczomierza (np. ARG-100),
−
dodatkowego urządzenia komunikującego się przez interfejs RS-485 (np. LB-741).
Możliwe jest tworzenie dużych, rozproszonych systemów zbierania danych pomiarowych
poprzez równoległe łączenie ze sobą do 30 sztuk konwerterów LB-486 za pomocą interfejsu RS-
485.
Konwerter jest wyposażony w pamięć i zegar czasu rzeczywistego, co pozwala na
buforowanie w jego aktualnej wersji kompletów wyników pomiarów ze wszystkich przyrządów i
pobieranie ich w momentach dogodnych dla użytkownika. Ilość wyników, jaka może zmieścić
się w pamięci urządzenia zależy od ilości i rodzaju dołączonych przyrządów i przykładowo, dla 4
sztuk termohigrometrów LB-710 (albo termohigrometrów LB-701 z panelem LB-705), bez
deszczomierza wynosi 472 rekordy.
PDF created with pdfFactory Pro trial version
10
Dodatkowym wyposażeniem konwertera LB-486 może być program „Panel stacji meteo”
pracujący w systemie Windows95/98, który umożliwia graficzną wizualizację bieżących
wyników pomiarów na monitorze komputera oraz ich rejestrację na dysk.
Dane techniczne:
PARAMETR
WARTOŚĆ
Ilość wejść typu S300 do czujników LAB-EL:
4
Wejście do deszczomierza:
1
Interfejsy komunikacyjne:
RS-232, RS-485
Pamięć wyników pomiarów:
472 rekordy (z 4 termohigrometrów LB-710)
Zasilanie:
230 V / 6 VA / 50 Hz
Wymiary zewnętrzne (szerokość, głębokość, wysokość): 180 x 160 x 90 mm
6. Opis przeprowadzenia ćwiczenia
Na każdej, z wyznaczonych wysokości (0,5 m; 1 m; 2 m) w Sali laboratorium dokonać pomiaru
parametrów mikroklimatu w pięciu punktach wyznaczonej siatki pomiarowej według poniższego
przykładu.
1
OKNO
DRZWI
2
3
5
4
TABLICA
Ściana S1
Ściana S2
Ściana S3
PDF created with pdfFactory Pro trial version
11
7. Wyniki badań
Wyniki badań zaprezentować w formie tabelarycznej i interpretacji graficznej.
Numer punktu
pomiarowego
Wysokość
h [m]
Temperatura
[
o
C]
Wilgotność
[%]
8. Analiza wyników badań
•
Średnia temperatura w pomieszczeniu.
•
Średnia wilgotność względna w pomieszczeniu.
•Gradient temperatury:
gradT
h1-h2
=((T
śrh2
– T
śrh1
)/(h2-h1))
•Porównanie wyników badań z wymogami normowymi.
9. WNIOSKI
PDF created with pdfFactory Pro trial version