Учебно-исследовательская работа "Гигиеническая оценка микроклимата кабинетов, их искусственного и естественного освещения"

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ – ЮГРА

ГОРОД ПОКАЧИ

муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 2»

Конкурс учебно-исследовательских

и творческих работ  

«Юность в науке»

Естественные науки и современный мир

Гигиеническая оценка микроклимата кабинетов, их искусственного и естественного освещения

Автор: Уляшина  Снежана  Александровна

8а класс

Научный руководитель: Акулова Ирина Григорьевна,

учитель физики муниципального автономного общеобразовательного учреждения «Средняя общеобразовательная школа №2»

2016 год

Гигиеническая оценка микроклимата кабинетов, их искусственного и естественного освещения

Аннотация

Значительную часть своего времени человек проводит на работе, в школе, то есть в помещении. Поэтому очень важно следить за экологическим состоянием среды обитания человека, так как это сказывается на его работоспособности, самочувствии, настроении.

Выполняя исследовательскую  работу, я поставила перед собой цель:

выяснить, насколько микроклимат кабинетов нашей школы, их искусственная и естественная освещенность соответствует гигиеническим нормам.

При проведении исследования была изучена соответствующая литература и выполнен ряд экспериментов:

1.Определение полезной площади и кубатуры классных комнат.

2.Оценка внутренней отделки помещения.

3. Измерение и оценка параметров микроклимата.

4. Определение естественной освещенности класса.

5.Измерение  освещенности в классе методом люксметрии.

По результатам экспериментов были сделаны выводы:

1. Помещения кабинетов соответствуют архитектурным нормам.

2. Площадь и кубатура помещений в пересчете на 1 учащегося за исключением кабинетов 201 и технологии не соответствует гигиеническим требованиям, так как количество посадочных мест   превышает нормативы.

3. Окраска стен, пола, потолков соответствует нормам, а их ориентация близка к норме.

4. Температурный режим в кабинетах не соблюдается, температура воздуха  выше  нормы.

5. Относительная влажность воздуха в большинстве случаев так же превышает предельно допустимые значения 60-65%.

6.Световой коэффициент  и коэффициент заглубления соответствует норме только в кабинетах № 303 и технологии для девочек.

7.Коэффициент заглубления, кроме  кабинетов № 303 и технологии для девочек,  не соответствует норме.

8.Деревья возле  левого крыла здания посажены очень близко, что сильно затеняет кабинеты в дневное время.

9. Корпус  бассейна, расположенного рядом со школой,  возведен без учета архитектурно-строительных норм к возведению зданий.

10. Коэффициент естественного освещения помещений выше нормы. Искусственное освещение кабинетов соответствует нормам освещенности школьных помещений.

Гигиеническая оценка микроклимата кабинетов, их искусственного и естественного освещения

План исследований

Значительную часть своего времени человек проводит на работе, в школе, то есть в помещении. Поэтому очень важно следить за экологическим состоянием среды обитания человека, так как это сказывается на его работоспособности, самочувствии, настроении. Физическое состояние воздушной среды, известное под названием – микроклимат, характеризуется температурой, величиной атмосферного давления, влажностью, скоростью движения воздуха и мощностью тепловых излучений.

Классная комната или учебный кабинет являются основным местом проведения учебно-воспитательной работы в школе. В них школьники проводят большую часть времени, поэтому к гигиеническому состоянию этих помещений предъявляются особо высокие требования.

Выполняя исследовательскую  работу, я поставила перед собой цель:

выяснить, насколько микроклимат кабинетов нашей школы, их искусственная и естественная освещенность соответствует гигиеническим нормам.

Для достижения поставлено цели были выдвинуты задачи:

• изучить по теме исследования соответствующую литературу, ознакомиться с основными требованиями к учебным кабинетам, нормами освещенности;
• освоить методику выполнения экспериментов по оценке микроклимата помещений и их освещенности, а так же методику выполнения расчетов;
• провести необходимые измерения и расчеты;
• сделать по результатам экспериментов выводы и рекомендации.

Учителю в школе отводится важная роль. Он не только осуществляет воспитание и обучение детей, а так же организует всю внутреннюю жизнь, ему необходимо  регулировать микроклимат учебных помещений, знать состояние вентиляции, освещения.

Несоблюдение гигиенических требований к воздушному режиму, естественному и искусственному освещению ухудшает восприятие и усвоение учебного материала. Основные нормы отражены в Санитарных правилах, утвержденных 4 августа 1999 г. и введенных с 1 января 2000 г. в действие (СП 2.4.4.782-99).

Гигиенически полноценная воздушная среда содержит 21% кислорода, 0,04% углекислого газа. Комфортная, то есть физически хорошо воспринимаемая температурная зона для школьных классов зависит от того, в какой географической местности живут люди. В различных климатических поясах микроклимат будет различен, так в жарком климате температура в классе должна быть в жаркое время года 17-18 градусов C°, в умеренном климате 19-20 градусов C°, в холодном климате –21-22 градуса C°.

Поддержание нормального воздушно-теплового режима в классе осуществляется сменой воздуха через форточки, фрамуги, створки окон. Сквозняков в классе быть не должно, а проветривание проводиться во время перемены, класс в это время должен быть пуст.

Влажность воздуха в классе (относительная влажность), при указанных выше температурах может колебаться в пределах 40-60 % (зимой 30-50%), она зависит также от влажности климатической зоны. Повышение влажности увеличивает теплоотдачу организма. В теплом климате относительная влажность 30- 40%; в умеренном и холодном может доходить до 65%.

В настоящее время определение в классных помещениях температуры и влажности воздуха производят с помощью статического психрометра (психрометра Августа). Название прибора происходит от греческого слова «психрос» – холодный. Он состоит из двух расположенных рядом термометров. Один из термометров -  обычный, называется сухим, измеряет  температуру  воздуха. Баллончик с расширяющейся жидкостью другого термометра обернут легкой гигроскопической тканью, нижний конец которой опущен  в сосуд с водой. Вода по ткани поднимается к баллончику и постоянно смачивает его. С поверхности ткани происходит процесс испарения, который сопровождается затратами энергии. Поэтому влажный термометр показывает более низкую температуру. Зная показания сухого и влажного термометров, и определяя их разность показаний, можно с помощью психрометрической таблицы определить относительную влажность воздуха.

Прибор устанавливается на высоте 1,2 – 1,5 м в зоне дыхания.

В настоящее время согласно СП 2.4.2.782-99 площадь учебных кабинетов должна приниматься из расчета 2,5 кв. м. на одного учащегося при фронтальных формах занятий (например, уроки русского языка, литературы и т.д.) и 3,5 кв. м.– при групповых формах работы и индивидуальных занятиях. Однако большинство школ отвечают более ранним нормам строительства, но площадь на одно ученическое место должна быть не меньше 1,25 –1,5 кв. м. Ширина класса не должна превышать 6,3 м, т.к. при большей ее величине парты третьего ряда, наиболее далеко отстоящие от окон, оказываются в крайне неудовлетворительных условиях естественного освещения. Длина классов в школах должна составлять 8-8,4 м, а удлинение их размеров до 9 м недопустимо, т.к. это может привести к излишнему напряжению органов зрения и слуха детей. Высота классных комнат должна быть равна 3-3,2 м, в результате чего минимальная кубатура, приходящаяся на одного школьника; достигает 3,75 куб. м.

Санитарное благоустройство классной комнаты также зависит от правильного решения вопроса ее вентилирования, отопления и освещения. Без этого не могут быть достигнуты оптимальные параметры внешней среды, необходимые для нормального физического и умственного развития растущего организма, высокой трудоспособности и успеваемости учащихся. На температурно-влажностный режим помещений также оказывают значительное влияние их ориентация по сторонам света.

Контроль и управление санитарно-эпидемиологическим благополучием детей и подростков должны осуществляться совместно с врачом школы врачом по гигиене детей и подростков ЦГСЭН.

Световой режим в учреждениях для детей и подростков предусматривает в количественном и качественном отношении всех, но в первую очередь основных – классных помещений. Его нельзя рассматривать в отрыве от проблемы охраны зрения детей и подростков. Важность определяется еще и тем, что по мере роста и развития организма происходит рост глаза, развитие его преломляющей системы, которое заканчивается только к 9-12 годам. В связи с большой лабильностью органа зрения в детском возрасте зрительная работа сопровождается напряжением всех функций зрения и сама по себе может способствовать возникновению зрительных расстройств.

Режим освещенности играет существенную роль в регуляции биологических ритмов. В условиях интенсивной освещенности улучшается рост и развитие организма.

Интенсивность освещенности рабочего места имеет большое значение для профилактики нарушений зрения, особенно при работах, требующих зрительного напряжения. При плохом или неправильном освещении снижается умственная работоспособность.

Для оценки естественного освещения определяют световой коэффициент СК, коэффициент заглубления КЗ, коэффициент заслонения, коэффициент естественной освещенности КЕО.

Световой коэффициент СК представляет собой отношение остекленной поверхности окон к площади пола. Выражается он простой дробью, числитель которой – величина остекленной поверхности, знаменатель – площадь пола. Числитель дроби приводится к 1. Для этого числитель и знаменатель делят на величину числителя.  Для того, чтобы наиболее точно вычислить коэффициент СК от площади остекленной поверхности окон следует отнять 10 % площади, приходящейся на переплет оконных рам.

Коэффициентом заглубления КЗ называется отношение высоты верхнего края окна над полом к глубине помещения. Согласно гигиеническим нормам он должен быть равен 1:2, т.е. глубина помещения не должна превышать расстояния от верхнего края окна до пола более, чем в два раза. Тогда освещенность отдаленных мест помещения будет достаточной.

Коэффициент заслонения - это отношение высоты противостоящего здания к расстоянию между ним и школой.

Чтобы выяснить, не мешают ли проникновению света в кабинет соседние здания и высокие деревья, нужно с мест у внутренней стены оценить, какая часть заслонена ими.

Наилучшая гигиеническая норма коэффициента заслонения должна равняться 1:5 (возможны варианты 1:2 –1:3)

Коэффициент естественной освещенности КЕО – это отношение естественной освещенности в данной точке внутри помещения к освещенности на горизонтальной плоскости под открытым небом, выраженное в процентах.

По современным нормативам КЕО в классных комнатах должен равняться 1,5%.

При оценке естественного освещения обращают внимание на окраску стен. В настоящее время рекомендуются следующие тона для стен: нежный розовый, светло-желтый, бежевый, светло-зеленый. Для мебели (парты, столы, шкафы) предпочтительны цвета от светло до темно-зеленого. Для классных досок – темно-зеленый, темно-коричневый цвета, а для дверей, окон, рам – белый.

В учебных помещениях обязательно боковое левостороннее освещение. Использование в одном помещении люминесцентных ламп и ламп накаливания запрещается. Нормы естественного освещения представлены в таблице.

Оценку освещенности в классе можно провести методом люксметрии с помощью прибора  люксметра, который состоит из селенового фотоэлемента, заключенного в специальную оправу. Люксметр градуирован для измерения освещенности, создаваемой лампами накаливания, поэтому при измерении освещенности от других источников необходимо показания шкалы умножить на поправочный коэффициент. Для люминесцентных ламп белого света он равен 1,1, для ламп дневного света – 0,9, для естественного освещения - 0,8.

Нормы освещенности для школы представлены в таблице 1.

Гигиеническая оценка микроклимата кабинетов, их искусственного и естественного освещения

Научная статья

1.Определение полезной площади и кубатуры классных комнат.

1. С помощью рулетки я измерила длину, ширину и высоту классов.

2. Рассчитала площадь пола и кубатуру помещений.

3.Определила площадь и кубатуру в пересчете на одного учащегося, разделив полученные результаты на количество посадочных мест.

Результаты измерений представлены в таблице 2.

Таблица 2

Вывод:

1. Помещения кабинетов соответствуют архитектурным нормам.

2. Площадь и кубатура помещений в пересчете на 1 учащегося за исключением кабинетов 201 и технологии не соответствует гигиеническим требованиям, так как количество посадочных мест   превышает нормативы.

2.Оценка внутренней отделки помещения

Стены в помещениях окрашены  краской в светло-фиолетовых, светло-персиковых, светло-зеленых оттенков .

Потолок белого цвета.

Пол покрыт линолеумом светло-серого цвета.

Ориентация большинства кабинетов юго-западная (кабинеты: технология для мальчиков (т/м), 212, 311) и северо-восточная (кабинеты: технология для девочек (т/д), 201,303,307). Незначительная доля кабинетов ориентирована на юго-восток (кабинет 214) и северо-запад (кабинеты 108, 206, 308).

Вывод:

1. Окраска стен, пола, потолков соответствует нормам.

2. Ориентация помещений классных комнат близка к норме.

3. Измерение и оценка параметров микроклимата

При помощи статического психрометра Августа я измеряла температуру сухого и влажного термометров. Измерения проводились на переменах после первого, третьего, пятого и шестого уроков. Имея полученные данные, определила по психрометрической таблице относительную влажность воздуха.

Результаты измерений представлены в таблице 3.

Вывод:

 1. Из результатов эксперимента следует, что температурный режим в кабинетах не соблюдается, температура воздуха  выше  нормы 21-22 оС.

2. Относительная влажность воздуха в большинстве случаев так же превышает предельно допустимые значения 60-65%.

4. Определение  естественной освещенности класса

Естественное освещение классной комнаты зависит от следующих основных показателей:

- ориентации здания на участке (рекомендуемой ориентацией является юг; юго-восток и восток обеспечивают высокие уровни освещенности, особенно в первую половину дня, во-вторых, создают возможность наиболее ранней аэрации и инсоляции помещений, в отличие от западной ориентации при них не происходит перегрева помещений).

- достаточный коэффициент естественной освещенности (КЕО, СК) (эти показатели зависят от размера окон, конфигурации (формы окон), равномерности освещения).

К естественному освещению предъявляются следующие основные требования:

1) Достаточность.

2) Равномерность.

3) Отсутствие  слепимости (блесткости) и теней на рабочем месте.

4) Перегрев помещений.

1. С помощью рулетки измерила высоту и ширину окон.

2. Рассчитала общую площадь окон S.

3. Рассчитала площадь застекленной части окон Sо (10% общей поверхности окон приходится на переплеты).

So = S * 0,9

4. Измерив длину и ширину классов, рассчитала площадь пола S1.

5. Подсчитала световой коэффициент (СК) по формуле:

СК =

 S0 – площадь застекленной части окон;

 S1 – площадь пола.

6. Определила коэффициент заглубления, то есть  отношение высоты верхнего края окна над полом к глубине (ширине) класса.

Высота верхнего края окон  над полом – 2,8

Ширина большинства классов – 7 м

Ширина кабинетов  № 303, т/д – 5 м

Результаты измерений представлены таблице 4.

7. Определила коэффициент заслонения.

С северо-восточной стороны здания школы на расстоянии 15 м расположено здание   центра творчества «Этвит». Примерная его высота составляет 9,5-10м.

Для кабинетов 201 , технологии для девочек коэффициент заглубления составляет 1 : 1,6, что не соответствует норме.

Так же с этой стороны напротив кабинета 106 посажены ели, которые достигли на данный момент большой высоты. Деревья  сильно  мешают естественному освещению этих кабинетов.

С северо-западной стороны школы практически вплотную расположено здание  бассейна, что так же сказывается на плохом естественном освещении кабинетов 108, 206.

8. Определила коэффициент естественной освещенности классов КЕО.

КЕО – это отношение естественной освещенности в данной точке внутри помещения к освещенности на горизонтальной плоскости под открытым небом, выраженное в процентах.

По современным нормативам КЕО в классных комнатах должен равняться 1,5%.

В данном случае КЕО определяют с помощью люксметра, а затем вычисляют по следующей формуле:

КЕО=Ев х 100/Ео

Ев – освещенность внутри в люксах

Ео – освещенность снаружи в люксах

Измерение освещенности в кабинетах я проводила с помощью автономного устройства  LAB QVEST c датчиком освещенности. Устройство выполняло замеры в течение 10 с и показывало среднее значение измеряемой величины. Полученные значения я умножила на поправочный коэффициент 0,8.

Освещенность снаружи на улице в день снятия показаний составила 5124 люкса. Был ясный солнечный день.

Результаты измерений представлены в таблице 5.

Таблица 5.

Вывод:

1.Световой коэффициент  и коэффициент заглубления соответствует норме только в кабинетах № 303 и технологии для девочек.

2.Коэффициент заглубления, кроме  кабинетов № 303 и технологии для девочек,  не соответствует норме.

3.Деревья возле  левого крыла здания посажены очень близко, что сильно затеняет кабинеты в дневное время.

4.Корпус  бассейна возле школы возведен без учета архитектурно-строительных норм к возведению зданий.

5. Коэффициент естественного освещения помещений выше нормы 1,5%.

5.Измерение  освещенности в классе методом люксметрии.

Замеры  освещенности производились  в отсутствии школьников после занятий вечером в условиях, исключающих естественное освещение.

Измерения производились  в 11 точках классной комнаты: 10 на горизонтальной поверхности на уровне 1,8 м от пола (9 на партах и 1 на столе учителя) и 1 в вертикальной плоскости.

Среднее значение освещенности в таблице представлено с учетом поправочного коэффициента для люминесцентных ламп белого света 1,1.

Результаты замеров представлены таблице 6.

Вывод:

Искусственное освещение кабинетов соответствует нормам освещенности школьных помещений.

В заключение своей работы хочу сделать следующие рекомендации.

Рекомендации по улучшению качества среды учебного помещения

1. Контролировать температуру и влажность в помещении в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами.

2. Классное помещение необходимо проветривать 1 раз в час. Нормы сквозного проветривания представлены в таблице 6. В теплые дни целесообразно проводить занятия при открытых фрамугах и форточках.

Таблица 7. Длительность сквозного проветривания учебных помещений в зависимости от температуры наружного воздуха.

3.В дневное время на окнах открывать жалюзи, чтобы увеличить освещенность кабинетов.

4.При уменьшении освещенности в классе своевременно включать искусственное освещение.

5. Вовремя проводить замену неисправных осветительных приборов.

6. Не расставлять на подоконниках цветы.

Гигиеническая оценка микроклимата кабинетов, их искусственного и естественного освещения

Список литературы и интернет ресурсы

1. www.5ballov.ru.

2.  Перышкин А.В. Физика. 8 кл.:учебник для общеобразовательных учреждений/ А.В.Перышкин. – М.: Дрофа, 2013. – 237, [3] с.: ил.

3.http://indeolight.com/tehnologii-i-normy/raschet-osvesheniya/normy-osveshhennosti-pomeshhenij-i-pulsatsiya-osveshheniy.html

4. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=492437

5. http://sdb.su/svalka/page,2,800-proektirovanie-uchebnyx-pomeshhenij.html

6. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=492437

Гигиеническая оценка микроклимата кабинетов, их искусственного и естественного освещения

Приложения

Таблица 2. Нормы освещенности для школы

Таблица 5. Световые коэффициенты и коэффициенты заглубления кабинетов.

Таблица  4. Показания температуры и относительной влажности воздуха.

Таблица 7. Освещенность кабинетов при искусственном освещении.

Фото 1.                                                        Фото 2.

Фото 3.

Фото 4.

Фото 5.

Фото 6.