Значения постоянства метеорологических условий в помещениях. Исследование метеорологических условий производственных помещений - реферат

План

Лекция № 4 Нормирование параметров воздушной среды помещений

4.1. Требования, предъявляемые к вентиляции

Производственный процесс сопровождается выделением в воздух рабочих помещений большого количества тепла, влаги, пыли, газов и паров. Вследствие этого происходит изменение его химического состава и физического состояния, неблагоприятно отражающееся на самочувствии и состоянии здоровья человека и ухудшающее условия труда. Для поддержания в помещениях нормальных параметров воздушной среды, удовлетворяющих санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям, устраивают вентиляцию.

Вентиляцией называют совокупность мероприятий и устройств, обеспечивающих расчетный воздухообмен в помещениях жилых, общественных и промышленных зданий.

Санитарно-гигиеническое назначение вентиляции состоит в поддержании в помещениях удовлетворяющего требованиям санитарных норм проектирования промышленных предприятий и строительных норм и правил состояния воздушной среды путем ассимиляции избытков тепла и влаги, а также удаления вредных газов, паров и пыли.

Для некоторых производственных помещений (например, предприятий текстильной, радиотехнической, пищевой промышленности и др.) вентиляционными устройствами должны поддерживаться параметры температуры; относительной влажности, подвижности и чистоты воздуха на определенном уровне, вытекаемом из особенностей технологического процесса; таким образом, одновременно с санитарно-гигиеническими должны обеспечиваться и технологические требования, предъявляемые к вентиляции.

Технологические требования – обеспечение чистоты, температуры, влажности и скорости движения воздуха в помещении, вытекающие из особенностей технологического процесса в промышленных зданиях и назначения помещения в общественных зданиях.

Кроме того, устройства вентиляции должны удовлетворять следующим требованиям: а) площадь для размещения вентиляционного оборудования и каналов должна быть минимальной; размещение вентиляционных каналов, устройств для раздачи и забора воздуха должно сочетаться с архитектурным обликом помещений и не ухудшать интерьеров; б) в промышленных зданиях вентиляционные устройства не должны мешать производственному процессу; в) должна быть обеспечена хорошая вибро- и звукоизоляция вентиляционного оборудования от строительных конструкций; г) в высшей степени важна эксплуатационная характеристика систем вентиляции, которая, как правило, должна учитываться при проектировании, - возможность надежной наладки и регулирования работы отдельных элементов устройств систем вентиляции с целью обеспечения или требуемого изменения расходов воздуха в приточных и вытяжных отверстиях; регулирование работы калориферов, вентиляторов и других устройств; удобство обслуживания и ремонта; д) минимальная стоимость оборудования и строительно-монтажных работ, максимально возможная экономия электроэнергии и топлива при эксплуатации вентиляционных установок, возможность легкого и надежного регулирования или переключения с одного режима работ на другой при изменении выделения расчетных вредностей.

Из сказанного вытекает, что для обеспечения нормальных параметров воздушной среды в помещениях вопросы вентиляции, технологии и архитек-турно-планировочных решений здания необходимо решать совместно.

4.2. Основные задачи систем вентиляции

Здоровье и работоспособность человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды помещения.

Поддерживать в помещении состав и состояние воздуха, удовлетворяющие гигиеническим и технологическим требованиям, - это основная, внутренняя задача вентиляции. Внешняя задача вентиляции направлена на защиту воздушного бассейна от загрязнения.

Решение внутренней задачи осуществляется:

Удаление вредных выделений от места их образования (применение вытяжной вентиляции);

Разбавлением до определенных концентраций наружным воз-духом выделяющихся вредностей;

Нагревание, охлаждением, увлажнением и очисткой наружного воздуха, поступающего в помещение;

Распределением воздуха по отдельным зонам помещения.

Для решения внешней задачи необходимо:

Очищать от загрязнений выбрасываемый в атмосферу воздух;

Выводить загрязненные вредными веществами вентиляционные выбросы в такие места снаружи здания, где было бы наибольшее их разбавление;

Применять полную или частичную рециркуляцию воздуха в помещениях.

Исходя из сказанного, вентиляцию можно определить как совокупность мероприятий и устройств, направленных на поддержание в помещении требуемых нормативными документами условий и защиту атмосферы от загрязнений. Носителем вредности, за исключением лучистой теплоты, является воздух. Поэтому вентиляцию можно также назвать наукой об организации воздухообмена в помещении.

Современное развитие промышленности характеризуется постоянным совершенствованием, а значит, и изменением технологических процессов. Это существенно сказывается на эффективности вентиляционных устройств. В условиях быстро меняющейся технологии, размещения в одном помещении на огромной площади без разделяющих стен различных производств необходимо изменить принцип определения воздухообмена, уйти от традиционных решений по распределению воздуха и размещению вентиляционного оборудования.

Воздухообмен помещений, достигающий сейчас для отдельных цехов десятки миллионов кубических метров в час, должен определяться не какой-то конкретной технологией, а характером производства и рассчитываться на единицу производственной площади, оборудования, продукции, количества людей, с обязательным учетом перспективы развития. В этой связи актуальным представляется создание микроклимата помещения с переменной во времени и пространстве скоростью воздуха, который может быть достигнут, в частности, применением вентиляции с количественным регулированием воздухообмена.

В связи с напряженностью топливного баланса страны необходимо максимально снижать потребление энергии системами вентиляции. Однако экономия электроэнергии не должна быть самоцелью: целесообразность энергосберегающего мероприятия должна быть экономически обоснована.

4.3. Основные понятия, используемые при изучении вентиляции

При изучении вентиляции необходимо знать следующие определения основных понятий.

Вредный производственный фактор (в том числе запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны, повышенная или пониженная температура поверхности оборудования, материалов и воздуха рабочей зоны) – производственный фактор, воздействие которого на работающего приводит к заболеванию.

Дисбаланс – разность расходов воздуха, подаваемого в помещение и удаляемого из него системами вентиляции с искусственным побуждением и воздушным отоплением.

Зона дыхания – пространство в радиусе до 50 см от лица работающего.

Местный отсос – устройство для удаления газов, паров, аэрозолей и пыли у мест их образования.

Микроклимат производственных помещений – климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей.

Обслуживаемая зона – объем помещения, параметры воздуха, в котором регламентируются системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Обслуживаемой зоной в помещениях жилых и общественных зданий и во вспомогательных помещениях считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола, а в помещениях, где люди находятся главным образом в сидячем положении (например, залы театров, ресторанов, столовых, помещениях учебных заведений), высотой до 1,5 м над уровнем пола.

Переходные условия между теплым и холодным периодами года – метеорологические условия, характеризуемые следующими расчетными параметрами наружного воздуха: для систем отопления и вентиляции – температура 8 о С и удельная энтальпия 22,5 кДж/кг (для систем вентиляции допускается принимать параметры, значения которых определяются пределом использования неподогретого наружного воздуха для притока); для систем кондиционирования воздуха – параметр, при которых кондиционер не расходует теплоту и холод.

Рабочая зона – пространство высотой 2 м над уровнем пола и площадки, на котором находятся места постоянного или временного пребывания работающих.

Рабочее место – место постоянного или временного пребывания рабо-тающих в процессе трудовой деятельности.

Постоянным считается рабочее место, на котором работающий нахо-дится большую часть (более 50% или более 2 ч непрерывно) своего рабочего времени. Если обслуживание процессов осуществляется в различных пунктах рабочей зоны, то постоянным рабочим местом считается вся рабочая зона.

Непостоянным считается рабочее место, на котором работающий нахо-дится менее 50% или менее 2 ч своего рабочего времени.

Тепловлажностное отношение – отношение изменения удельной эн-тальпии воздуха в помещении к изменению влагосодержания или отношение суммы явной и скрытой теплоты к количеству выделяющейся влаги, выражаемое в кДж/кг.

Теплый период года – период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше, чем для переходных условий года.

Холодный период года – период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха ниже, чем для переходных условий года.

Явная теплота – теплота, поступающая в рабочее помещение от оборудования, отопительных приборов, нагретых материалов, людей и других источников теплоты, в результате инсоляции и воздействия на температуру воздуха в этом помещении.

4.4. Гигиеническое нормирование микроклимата

Инженерные системы, к которым относятся системы вентиляции, должны обеспечивать оптимальные или допускаемые уровни как физических, так и химических факторов среды.

Сочетание метеорологических факторов и температуры окружающих поверхностей определяют микроклимат помещения .

Микроклимат помещений характеризуется температурой внутреннего воздуха t в, радиационной температурой внутренних поверхностей ограждений t R , относительной влажностью воздуха j в. Сочетание этих параметров, обеспечивающее наилучшее самочувствие и наивысшую работоспособность человека, называют комфортными условиями . Особенно важно поддерживать в помещении определенные температурные условия. Относительная влажность и скорость движения воздуха обычно имеют незначительные колебания.

Расчетными параметрами воздушной среды в помещении при проектировании вентиляции служат параметры воздуха, определяющие комфортные условия и удовлетворяющие требованиям технологического процесса. Различают оптимальные и допустимые метеорологические условия в помещениях. Оптимальные параметры представляют собой такое сочетание воздушной среды, при систематическом воздействии которого на человека обеспечивается сохранение нормального и функционального состояния организма без напряжения реакций терморегуляции, создается ощущение теплового комфорта, что способствует высокому уровню работоспособности. Допустимые параметры при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма и напряжения реакций терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических возможностей человека.

Требуемые метеорологические условия в помещениях (внутренние условия) должны быть обеспечены в рабочей (обслуживаемой) зоне помещения или на постоянных рабочих местах.

Введение

1.2 Оптимальные условия микроклимата

1.3 Допустимые условия микроклимата

1.4 Определение индекса тепловой нагрузки среды (ТНС-индекса)

1.5 Регламентирование времени работы при температуре воздуха на рабочем месте выше или ниже допустимых величин

2. Технологические процессы и оборудование, обуславливающие неблагоприятные микроклиматические параметры на рабочих местах

3. Профилактика перегревания и переохлаждения

4 Контроль параметров микроклимата, требования к его организации и методам измерения

4.1 Контроль параметров микроклимата

4.2 Требования к организации контроля и методам измерения

5. Мероприятия по нормализации состояния воздушной среды производственных помещений

6. Проектирование систем защиты организма работающих от действия неблагоприятных производственных факторов

6.1 Архитектурно-планировочные мероприятия

6.2 Инженерно-технологические мероприятия

6.2.1 Вентиляционные системы

6.2.2 Кондиционирование воздуха

6.2.3 Отопление производственных помещений

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Состояние здоровья человека, его работоспособность в значительной степени зависят от микроклимата на рабочем месте. Не имея возможности эффективно влиять на протекающие в атмосфере климатообразующие процессы, люди располагают качественными системами управления факторами воздушной среды внутри производственных помещений.

Микроклимат производственных помещений - это климат внутренней среды данных помещений, который определяется совместно действующими на организм человека температурой, относительной влажностью и скоростью движения воздуха, а также температурой окружающих поверхностей (ГОСТ 12.1.005 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» и СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений").

Факторы, влияющие на микроклимат, можно разделить на две группы: нерегулируемые (комплекс климатообразующих факторов данной местности) и регулируемые (особенности и качество строительства зданий и сооружений, интенсивность теплового излучения от нагревательных приборов, кратность воздухообмена, количество людей и животных в помещении и др.). Для поддержания параметров воздушной среды рабочих зон в пределах гигиенических норм решающее значение принадлежит факторам второй группы.

Многочисленными исследованиями гигиенистов и физиологов труда установлено, что на организм человека оказывают значительное воздействие санитарно-гигиенические факторы производственной среды: метеорологические условия, шум, вибрация, освещенность Некоторые из них оказывают неблагоприятное влияние на работника, что снижает работоспособность, ухудшает состояние здоровья и иногда приводит к профессиональным заболеваниям. Поэтому необходимо знать не только причину возникновения этих факторов, но и иметь представление о способах уменьшения их отрицательного влияния на организм работающих. Особое внимание в данной работе уделяется изучению параметров микроклимата на рабочем месте, их влиянию на организм работающих, а также мероприятий по снижению их негативного воздействия.

Актуальность темы в том, что исключительно важную роль на состояние и самочувствие человека, на его работоспособность оказывает микроклимат, а требования к отоплению, вентиляции и кондинционированию непосредственно влияет на здоровье и производительность человека.

Целью данной работы было изучение нормативной и технической литературы, регламентирующей правила и нормы метеорологических условий рабочей зоны, исследование непосредственного влияния на организм работающих параметров микроклимата производственных помещений, а также проектирование систем защиты организма работающих от их негативного воздействия на примере использования систем вентиляции, кондиционирования и отопления; архитектурно-планировочных мероприятий.

1. Метеорологические условия и их нормирование в производственных помещениях

1.1 Микроклимат в производственных помещениях и влияние его показателей на организм работающих

Метеорологические условия для рабочей зоны производственных помещений регламентируются ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений"

ГОСТ 12.1.005 установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия. При длительном и систематическом пребывании человека в оптимальных микроклиматических условиях сохраняется нормальное функциональное и тепловое состояние организма без напряжения механизмов терморегуляции. При этом ощущается тепловой комфорт (состояние удовлетворения внешней средой), обеспечивается высокий уровень работоспособности. Такие условия предпочтительны на рабочих местах.

Для создания благоприятных условий работы, соответствующих физиологическим потребностям человеческого организма, санитарные нормы устанавливают оптимальные и допустимые метеорологические условия в рабочей зоне помещения.

Нормирование микроклимата в рабочих помещениях осуществляется в соответствии с санитарными правилами и нормами, изложенными в СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений".

Производственное помещение - замкнутые пространства в специально предназначенных зданиях и сооружениях, в которых постоянно или периодически осуществляется трудовая деятельности людей.

Рабочее место, на котором нормируется микроклимат - участок помещения (или всё помещение), на котором в течение рабочей смены или части её осуществляется трудовая деятельность.

Рабочая зона ограничивается высотой 2 метра над уровнем пола или площадки, где находятся рабочие места.

Холодный период года - период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха + 10°С и ниже.

Тёплый период года - период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше + 10°С.

Среднесуточная температура наружного воздуха - средняя величина температуры наружного воздуха, измеренная в определенные часы суток через Знаковые интервалы времени.

Показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:

Температура воздуха;

Температура поверхностей;

Относительная влажность воздуха;

Скорость движения воздуха;

Интенсивность теплового облучения.

Кроме этих параметров, являющихся основными, не следует забывать об атмосферном давлении Р, которое влияет на парциальное давление основных компонентов воздуха (кислорода и азота), а, следовательно, и на процесс дыхания.

Жизнедеятельность человека может проходить в довольно широком диапазоне давлений 734 - 1267 гПа (550 - 950 мм рт. ст.). Однако здесь необходимо учитывать, что для здоровья человека опасно быстрое изменение давления, а не сама величина этого давления. Например, быстрое снижение давления всего на несколько гектопаскалей по отношению к нормальной величине 1013 гПа (760 мм рт. ст.) вызывает болезненное ощущение.

К показателям, характеризующим тепловое состояние человека, относятся температура тела, температура поверхности кожи и ее топография, теплоощущения, количество выделяемого пота, состояние сердечно-сосудистой системы и уровень работоспособности.

Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.

Необходимость учета основных параметров микроклимата может быть объяснена на основании рассмотрения теплового баланса между организмом человека и окружающей средой производственных помещений.

Величина тепловыделения Q организмом человека зависит от степени физического напряжения в определенных метеорологических условиях и составляет от 85 (в состоянии покоя) до 500 Дж/с (тяжелая работа).

Отдача теплоты организмом человека в окружающую среду происходит в результате теплопроводности через одежду Q т, конвекции у тела Q к, излучения на окружающие поверхности Q и, испарения влаги с поверхности кожи Q исп. Часть теплоты расходуется на нагрев вдыхаемого воздуха Q в.

Нормальное тепловое самочувствие (комфортные условия), соответствующее данному виду работы, обеспечивается при соблюдении теплового баланса:

Q=Q т +Q к +Q и +Q исп +Q в,

поэтому температура внутренних органов человека остается постоянной (36,0°-37,0° С). Вместе с изменением параметров микроклимата меняется и тепловое самочувствие человека. Условия, нарушающие тепловой баланс, вызывают в организме реакции, способствующие его восстановлению. Эта способность человеческого организма поддерживать постоянной температуру при изменении параметров микроклимата и при выполнении различной по тяжести работы называется терморегуляцией.

Чтобы физиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву либо к переохлаждению организма и как следствие к потере трудоспособности, быстрому утомлению, потере сознания и тепловой смерти.

Одним из важных интегральных показателей теплового состояния организма является средняя температура тела (внутренних органов) около 36,5 °С. Она зависит от степени нарушения теплового баланса и уровня энергозатрат при выполнении физической работы. При выполнении работы средней тяжести и тяжелой при высокой температуре воздуха она может повышаться от нескольких десятых градуса до 1...2°С. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек, составляет 43 °С, минимальная - 25 °С.

Воздушная среда в помещениях

Среда защиты от опасных и вредных факторов

Если невозможно обеспечить безопасность человека при возникновении опасных и вредных факторов за счет мероприятий, заложенных в оборудование, технологию и т.п., то применяются средства защиты человека.

Средства защиты ─ это средства, используемые для предотвращения или уменьшения воздействия на человека опасных или вредных факторов.

По характеру применения средства защиты подразделяют на средства коллективной защиты и средства индивидуальной защиты.

К средствам коллективной защиты относят средства, применяемые для защиты двух и более человек, включая

сигнализацию, средства нормализации воздушной среды, освещения, защиты от поражения электрическим током и др.

К средствам индивидуальной защиты относятся средства, применяемые индивидуально, включая костюмы, средства защиты органов дыхания, слуха и т.д.

При всем многообразии средства защиты можно рассматривать как субъективные и объективные.

Применение субъективных вызывает защитные действия человека за счет его сознательных действий. Основными видами субъективных средств коллективной защиты являются устройства автоматического контроля, сигнализации, плакаты, знаки безопасности и др.

Объективные средства защиты работают независимо от человека ─ звукоизоляция, зануление, предохранительные устройства и др.

Состояние воздушной среды в помещениях определяется метеорологическими условиями (микроклимат) и составом воздуха, который может быть загрязнен газами, парами, пылью.

Характеризуются температурой, влажностью и скоростью движения воздуха в помещениях. Эти параметры воздушной среды оказывают влияние на теплообменные процессы между организмом и воздушной средой и жизнедеятельность человека.

В организме человека в состоянии покоя или работы происходит образование тепла. Причем, чем больше физических (мышечных) усилий совершает человек, тем больше образуется тепла. Образующееся тепло человек отдает в окружающее пространство конвекцией, теплоизлучением, с испарением пота, дыханием. Количество отдаваемого тепла и способов теплоотдачи зависят от метеорологических условий, т.е. температуры, влажности и скорости движения воздуха. В комфортных условиях примерно 30 % тепла человек отдает конвекцией, 45% - теплоизлучением, 25% - испарение пота и дыханием. При температуре воздуха более 37°С практически 100% образующегося тепла отдается с испарением пота, а при низкой температуре тепло отдается в основном конвекцией и теплоизлучением.

Температура тела человека не будет изменяться в том случае, если теплообразование организма равно теплоотдаче. Это состояние поддерживается за счет терморегуляции организма.

Терморегуляция организма ─ это совокупность теплообменных процессов между организмом и окружающей средой, в результате которых температура тела поддерживается на одинаковом уровне. Терморегуляция в основном осуществляется за счет изменения

интенсивностей потовыделения и кровообращения. Их увеличение способствует увеличению теплоотдачи и поддержанию нормальной температуре тела.

При благоприятных метеорологических условий за счет терморегуляции температура тела человека практически не меняется. Но возможности механизма терморегуляции ограничены. При неблагоприятных метеорологических условиях может происходить перегрев или переохлаждение организма, ведущее к заболеваниям.

Для обеспечения благоприятных метеорологических условий установлены нормы метеорологических условий в рабочих помещениях (они применимы и для бытовых помещений).

Оптимальные и допустимые температура, относительная влажность и скорость движения воздуха нормированы в зависимости от времени года, характеристики производственных помещений и категории выполняемой работы. В нормах приняты два времени года ─ теплый, со среднесуточной температурой наружного воздуха +10°С и выше, и холодной ─ ниже +10°С; три категории работ (легкие, средней тяжести, тяжелые соответственно с энергозатратами 172, 172-293 и более 293 Дж/с); и две характеристики помещений ─ с незначительными избытками явной теплоты (23,2 Дж/(м³с) и менее) и со значительными избытками ─ больше приведенных значений.

При контроле метеорологических условий в помещениях температуру воздуха замеряют термометрами, относительную влажность воздуха ─ психрометрами, скорость движения воздуха ─ анемометрами.

Поддержание требуемых метеорологических условий в помещениях обеспечивается за счет вентиляции, отопления, кондиционирования воздуха и поддержания помещений в исправном состоянии.

Теплообмен человека с окружающей средой. Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека. Метеорологические условия, или микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции.

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Ее количество зависит от степени физического напряжения в определенных климатических условиях и составляет от 85 Дж/с (в состоянии покоя) до 500 Дж/с (при тяжелой работе). Для того чтобы физиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву либо к переохлаждению организма и как следствие к потери трудоспособности, быстрой утомляемости, потери сознания и тепловой смерти.

Одним из важных интегральных показателей теплового состояния организма является средняя температура тела (внутренних органов) порядка 36,5 °С. Она зависит от степени нарушения теплового баланса и уровня энергозатрат при выполнении физической работы. При выполнении работы средней тяжести и тяжелой при высокой температуре воздуха температура тела может повышаться от нескольких десятых градуса до 1–2 °С. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек, составляет +43 °С, минимальная +25 °С. Температурный режим кожи играет основную роль в теплоотдаче. Ее температура меняется в довольно значительных пределах и при нормальных условиях средняя температура кожи под одеждой составляет 30–34 °С. При неблагоприятных метеорологических условиях на отдельных участках тела она может понижаться до 20 °С, а иногда и ниже.

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделение Q тп человека полностью воспринимается окружающей средой Q т o , т.е. когда имеет место тепловой баланс Q тп = Q mo . В этом случае температура внутренних органов остается постоянной. Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде (Q тп > Q т o), происходит рост температуры внутренних органов и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием жарко. Теплоизоляция человека, находящегося в состоянии покоя (отдых сидя или лежа), от окружающей среды приведет к повышению температуры внутренних органов уже через 1 ч на 1,2 °С. Теплоизоляция человека, производящего работу средней тяжести, вызовет повышение температуры уже на 5 °С и вплотную приблизится к максимально допустимой. В случае, когда окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем ее воспроизводит человек (Q тп < Q т o), то происходит охлаждение организма. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием холодно.

Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется конвекцией Q k в результате омывания тела воздухом, теплопроводностью Q т, излучением на окружающие поверхности Q л и в процессе тепломассообмена (Q тм = Q п + Q д) при испарении влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами Q п и при дыхании Q д:

Q тп = Q к + Q т + Q л + Q тм.

Конвективный теплообмен определяется законом Ньютона

Q к = a к F э (t пов – t ос),

где αк – коэффициент теплоотдачи конвекций; при нормальных параметрах микроклимата
α к = 4,06 Вт/(м °С); t пов –температура поверхности тела человека (для практических расчетов зимой около 27,7 °С, летом около 31,5 °С); t ос – температура воздуха, омывающего тело человека; F э –эффективная поверхность тела человека (размер эффективной поверхности тела зависит от положения его в пространстве и составляет приблизительно 50–80 % геометрической внешней поверхности тела человека); для практических расчетов F э = 1,8 м 2 . Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией можно определить приближенно как

где λ, – коэффициент теплопроводности газа пограничного слоя, Вт/(м·°С); δ – толщина пограничного слоя омывающего газа, м.

Удерживаемый на внешней поверхности тела пограничный слой воздуха (до 4–8 мм при скорости движения воздуха w = 0) препятствует отдаче теплоты конвекцией. При увеличении атмосферного давления (В) и в подвижном воздухе толщина пограничного слоя уменьшается и при скорости движения воздуха 2 м/с составляет около 1мм. Передача теплоты конвекцией тем больше, чем ниже температура окружающей среды и чем выше скорость движения воздуха. Заметное влияние оказывает и относительная влажность воздуха φ, так как коэффициент теплопроводности воздуха является функцией атмосферного давления и влагосодержания воздуха.

На основании изложенного выше можно сделать вывод, что величина и направление конвективного теплообмена человека с окружающей средой определяется в основном температурой окружающей среды, атмосферным давлением, подвижностью и влагосодержанием воздуха, т.е.

Q к = f(t oc ;β;w;φ).

Передачу теплоты теплопроводностью можно описать уравнением Фурье:

где λо –коэффициент теплопроводности тканей одежды человека, Вт/(м∙°С); ∆о – толщина одежды человека м.

Теплопроводность тканей человека мала, поэтому основную роль в процессе транспортирования теплоты играет конвективная передача с потоком крови.

Лучистый поток при теплообмене излучением тем больше, чем ниже температура окружающих человека поверхностей. Он может быть определен с помощью обобщенного закона Стефана – Больцмана:

где С пр –приведенный коэффициент излучения, Вт/(м 2 сти К 4); F 1 – площадь поверхности, излучающей лучистый поток, м 2 ; ψ 1-2 –коэффициент облучаемости, зависящий от расположения и размеров поверхностей F 1 и F 2 и показывающий долю лучистого потока, приходящуюся на поверхность F 1 от всего потока, излучаемого поверхностью F 1 ; T 1 средняя температура поверхности тела и одежды человека, К; T 2 – средняя температура окружающих поверхностей, К.

Для практических расчетов в диапазоне температур окружающих человека предметов
10–60 °С приведенный коэффициент излучения С пр ≈ 4,9 Вт/(м 2 К 4). Коэффициент облучаемости ψ 1-2 обычно принимают равным 1,0. В этом случае значение лучистого потока зависит в основном от степени черноты ε и температуры окружающих человека предметов, т.е.

Q ^ = f(T оп;ε).

Количество теплоты, отдаваемое человеком в окружающую среду при испарении влаги, выводимой на поверхность потовыми железами,

где G n – масса выделяемой и испаряющейся влаги, кг/с; r – скрытая теплота испарения выделяющейся влаги, Дж/кг.

Данные о потовыделении в зависимости от температуры воздуха и физической нагрузки человека приведены в таблице 11. Как видно из таблицы, количество выделяемой влаги меняется в значительных пределах. Так, при температуре воздуха 30 °С у человека, не занятого физическим трудом, влаговыделение составляет 2 г/мин, а при выполнении тяжелой работы увеличивается до 9,5 г/мин.

Таблица 11. Количество влаги, выделяемое с поверхности кожи и из легких человека, г/мин

Количество теплоты, отдаваемой в окружающий воздух с поверхности тела при испарении пота, зависит не только от температуры воздуха и интенсивности работы, выполняемой человеком, но и от скорости окружающего воздуха и его относительной влажности, т.е.

Q п =f(t ос; В;w; φ; J),

где J – интенсивность труда, производимого человеком, Вт.

В процессе дыхания воздух окружающей среды, попадая в легочный аппарат человека, нагревается и одновременно насыщается водяными парами. В технических расчетах можно принимать (с запасом), что выдыхаемый воздух имеет температуру 37 °С и полностью насыщен.

Количество теплоты, расходуемой на нагревание вдыхаемого воздуха,

где V ЛВ – объем воздуха, вдыхаемого человеком в единицу времени, «легочная вентиляция», м 3/ с; ρ вд – плотность вдыхаемого влажного воздуха, кг/м 3 ; С р – удельная теплоемкость вдыхаемого воздуха, Дж/(кг ˚С); t выд – температура выдыхаемого воздуха, °С; t ад – температура вдыхаемого воздуха, °С.

«Легочная вентиляция» определяется как произведение объема воздуха вдыхаемого за один вдох, V в-в, м 3 на частоту дыхания в секунду п:

Vлв=V в-в n.

Частота дыхания человека непостоянна и зависит от состояния организма и его физической нагрузки. В состоянии покоя она составляет 12–15 вдохов-выдохов в минуту, а при тяжелой физической нагрузке достигает 20–25. Объем одного вдоха-выдоха является функцией производимой работы. В состоянии покоя с каждым вдохом в легкие поступает около 0,5 л воздуха. При выполнении тяжелой работы объем вдоха-выдоха может возрастать до 1,5–1,8 л.

Среднее значение “легочной вентиляции” в состоянии покоя примерно 0,4–0,5 л/с, а при физической нагрузке в зависимости от ее напряжения может достигать 4 л/с.

Таким образом, количество теплоты, выделяемой человеком с выдыхаемым воздухом Q т, зависит от его физической нагрузки, влажности и температуры окружающего (вдыхаемого) воздуха

Q т = f(J;φ;t ос).

Чем больше физическая нагрузка и ниже температура окружающей среды, тем больше отдается теплоты с выдыхаемым воздухом. С увеличением температуры и влажности окружающего воздуха количество теплоты отводимой через дыхание, уменьшается.

Анализ приведенных выше уравнений позволяет сделать вывод что тепловое самочувствие человека, или тепловой баланс в системе человек – среда обитания зависит от температуры среды, подвижности и относительной влажности воздуха, атмосферного давления, температуры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки организма

Q тп = f(t oc ;w;ψ;B;T оп;J).

Параметры – температура окружающих предметов и интенсивность физической нагрузки организма – характеризуют конкретную производственную обстановку и отличаются большим многообразием. Остальные параметры – температура, скорость, относительная влажность и атмосферное давление окружающего воздуха – получили название параметров микроклимата.

Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека. Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Например, понижение температуры и повышение скорости воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма. Повышение скорости воздуха ухудшает самочувствие, так как способствует усилению конвективного теплообмена и процессу теплоотдачи при испарении пота.

При повышении температуры воздуха возникают обратные явления. Исследователями установлено, что при температуре воздуха более 30 °С работоспособность человека начинает падать. Для человека определены максимальные температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты, около 116 °С. На рисунке 10 представлены ориентировочные данные о переносимости температур, превышающих 60 °С. Существенное значение имеет равномерность температуры. Вертикальный градиент ее не должен выходить за пределы 5 °С.

Переносимость человеком температуры, как и его теплоощущение, в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при t ос > 30 °С, так как при этом почти все выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое проливное течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу.

Недостаточная влажность воздуха также может оказаться неблагоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания, а затем и загрязнения болезнетворными микроорганизмами. Поэтому при длительном пребывании людей в закрытых помещениях рекомендуется ограничиваться относительной влажностью в пределах 30–70 %.

Вопреки установившемуся мнению величина потовыделения мало зависит от недостатка воды в организме или от ее чрезмерного потребления. У человека, работающего в течение 3 ч без питья, образуется только на 8 % меньше пота, чем при полном возмещении потерянной влаги. При потреблении воды вдвое больше потерянного количества наблюдается увеличение потовыделения всего на 6 % по сравнению со случаем, когда вода возмещалась на 100 %. Считается допустимым для человека снижение его массы на 2–3 % путем испарения влаги – обезвоживание организма. Обезвоживание на 6 % влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения; испарение влаги на 15–20 % приводит к смертельному исходу.

Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей (до 1 %, в том числе 0,4–0,6 NaCI). При неблагоприятных условиях потеря жидкости может достигать 8–10 л за смену и в ней до 60 г поваренной соли (всего в организме около 140 г NaCI). Потеря соли лишает кровь способности удерживать воду и приводит к нарушению деятельности сердечнососудистой системы. При высокой температуре воздуха легко расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки.

Для восстановления водного баланса работающих в горячих цехах устанавливают пункты подпитки подсоленной (около 0,5 % NaCI) газированной питьевой водой из расчета 4–5 л на человека в смену. На ряде заводов для этих целей применяют белково-витаминный напиток. В жарких климатических условиях рекомендуется пить охлажденную питьевую воду или чай.

Длительное воздействие высокой температуры особенно в сочетании с повышенной влажностью может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию перегревания организма выше допустимого уровня – гипертермии – состоянию, при котором температура тела поднимается до 38–39 °С. При гипертермии и как следствие тепловом ударе наблюдаются головная боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, обильное потовыделение. Пульс и дыхание учащены, в крови увеличивается содержание азота и молочной кислоты. При этом наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, временами возникают судороги, потеря сознания.

Производственные процессы, выполняемые при пониженной температуре, большой подвижности и влажности воздуха, могут быть причиной охлаждения и даже переохлаждения организма – гипотермии. В начальный период воздействия умеренного холода наблюдается уменьшение частоты дыхания, увеличение объема вдоха. При продолжительном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха увеличивается, изменяется углеводный обмен. Прирост обменных процессов при понижении температуры на 1 °С составляет около 10 %, а при интенсивном охлаждении он может возрасти в 3 раза по сравнению с уровнем основного обмена. Появление мышечной дрожи, при которой внешняя работа не совершается, а вся энергия превращается в теплоту, может в течение некоторого времени задер­живать снижение температуры внутренних органов. Результатом дей­ствия низких температур являются холодовые травмы.

Параметры микроклимата оказывают существенное влияние и на производительность труда. Так, повышение температуры с 25 до 30 °С в прядильном цехе Ивановского камвольного комбината привело к снижению производительности труда и составило 7 %. Институт гигиены труда и профзаболеваний АМН РФ установил, что производительность труда работников машинострои­тельного предприятия при температуре 29,4 °С снижается на 13 %, а при температуре 33,6 °С на 35 % по сравнению с производительностью при 26 °С.

В горячих цехах промышленных предприятий большинство техно­логических процессов протекает при температурах, значительно пре­вышающих температуру воздуха окружающей среды. Нагретые поверхности излучают в пространство потоки лучистой энергии, кото­рые могут привести к отрицательным последствиям. При температуре до 500 °С с нагретой поверхности излучаются тепловые (инфракрасные) лучи с длиной волны 740–0,76 мкм, а при более высокой температуре наряду с возрастанием инфракрасного излучения появляются видимые световые и ультрафиолетовые лучи.

Длина волны лучистого потока с максимальной энергией теплового излучения определяется по закону смещения Вина (для абсолютного черного тела)

λ Emax = 2,9∙10 3 /T.

У большинства производственных источников максимум энергии приходится на инфракрасные лучи (λ Emax > 0,78 мкм).

Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном тепловое действие. Под влиянием теплового облучения в организме происходят биохимические сдвиги, уменьшается кислородная насы­щенность крови, понижается венозное давление, замедляется кровоток и как следствие наступает нарушение деятельности сердечнососудистой и нервной систем.

По характеру воздействия на организм человека инфракрасные лучи подразделяются на коротковолновые лучи с длиной волны 0,76–1,5 мкм и длинноволновые с длиной более 1,5 мкм. Тепловые излучения коротковолнового диапазона глубоко проникают в ткани и разогревают их, вызывая быструю утомляемость, понижение внимания, усиленное потовыделение, а при длительном облучении – тепловой удар. Длинноволновые лучи глубоко в ткани не проникают и погло­щаются в основном в эпидермисе кожи. Они могут вызвать ожог кожи и глаз. Наиболее частым и тяжелым поражением глаз вследствие воздействия инфракрасных лучей является катаракта глаза.

Кроме непосредственного воздействия на человека лучистая теп­лота нагревает окружающие конструкции. Эти вторичные источники отдают теплоту окружающей среде излучением и конвекцией, в резуль­тате чего температура воздуха внутри помещения повышается.

Общее количество теплоты, поглощенное телом, зависит от размера облучаемой поверхности, температуры источника излучения и рассто­яния до него. Для характеристики теплового излучения принята величина, названная интенсивностью теплового облучения. Интенсивность теплового облучения JE - это мощность лучистого потока, приходя­щаяся на единицу облучаемой поверхности.

Облучение организма малыми дозами лучистой теплоты полезно, но значительная интенсивность теплового излучения и высокая тем­пература воздуха могут оказать неблагоприятное действие на человека. Тепловое облучение интенсивностью до 350 Вт/м 2 не вызывает непри­ятного ощущения, при 1050 Вт/м 2 уже через 3–5 мин на поверхности кожи появляется неприятное жжение (температура кожи повышается на 8–10°С), а при 3500 Вт/м 2 через несколько секунд возможны ожоги. При облучении интенсивностью 700–1400 Вт/м 2 частота пульса увели­чивается на 5–7 ударов в минуту. Время пребывания в зоне теплового облучения лимитируется в первую очередь температурой кожи, болевое ощущение появляется при температуре кожи 40–45 ˚С (в зависимости от участка).

Интенсивность теплового облучения на отдельных рабочих местах может быть значительной. Например, в момент заливки стали в форму она составляет 12 000 Вт/м 2 ; при выбивке отливок из опок 350–2000 Вт/м 2 , а при выпуске стали из печи в ковш достигает 7000 Вт/м 2 .

Атмосферное давление оказывает существенное влияние на про­цесс дыхания и самочувствие человека. Если без воды и пищи человек может прожить несколько дней, то без кислорода - всего несколько минут. Основным органом дыхания человека, посредством которого осуществляется газообмен с окружающей средой (главным образом О 2 и СO 2), является трахибронхиальное дерево и большое число легочных пузырей (альвеол), стенки которых пронизаны густой сетью капилляр­ных сосудов. Общая поверхность альвеол взрослого человека составляет 90–150 м 2 . Через стенки альвеол кислород поступает в кровь для питания тканей организма.

Наличие кислорода во вдыхаемом воздухе - необходимое, но не­достаточное условие для обеспечения жизнедеятельности организма. Интенсивность диффузии кислорода в кровь определяется парциаль­ным давлением кислорода в альвеолярном воздухе (P o 2 ,мм рт. ст.).

Наиболее успешно диффузия кислорода в кровь происходит при парциальном давлении кислорода в пределах 95–120мм рт. ст. Изменение Po 2 вне этих пределов приводит к затруднению дыхания и увеличению нагрузки на сердечнососудистую систему. Так, на высоте 2–3 км
(Po 2 ≈ 70мм рт. ст.) насыщение крови кислородом снижается до такой степени, что вызывает усиление деятельности сердца и легких. Но даже длительное пребывание человека в этой зоне не сказывается существенно на его здоровье, и она называется зоной достаточной компенсации. С высоты 4 км (Po 2 ≈ 60мм рт. ст.) диффузия кислорода из легких в кровь снижается до такой степени, что, несмотря на большое содержание кислорода (VО 2 ≈ 21 %), может наступить кислородное голодание – гипоксия. Основные признаки гипоксии – головная боль, головокружение, замедленная реакция, нарушение нормальной работы органов слуха и зрения, нарушение обмена веществ.

Как показали исследования, удовлетворительное самочувствие человека при дыхании воздухом сохраняется до высоты около 4 км, чистым кислородом (VO 2 = 100 %) до высоты около 12 км. При длительных полетах на летательных аппаратах на высоте более 4кмприменяют либо кислородные маски, либо скафандры, либо герметизацию кабин. При нарушении герметизации давление в кабине резко снижается. Часто этот процесс протекает так быстро, что имеет характер своеобразного взрыва и называется взрывной декомпрессией. Эффект воздействия взрывной декомпрессии на организм зависит от начального значения и скорости понижения давления, от сопротивления дыхательных путей человека, общего состояния организма.

В общем случае чем меньше скорость понижения давления, тем легче она переносится. В результате исследований установлено, что уменьшение давления на 385 мм рт. ст. за 0,4 с человек переносит без каких-либо последствий. Однако новое давление, которое возникает в результате декомпрессии, может привести к высотному метеоризму и высотным эмфиземам. Высотный метеоризм – это расширение газов, имеющихся в свободных полостях тела. Так, на высоте 12 км объем желудка и кишечного тракта увеличивается в 5 раз. Высотные эмфиземы, или высотные боли – это переход газа из растворенного состояния в газообразное.

В ряде случаев, например при производстве работ под водой, в водонасыщенных грунтах работающие находятся в условиях повышенного атмосферного давления. При выполнении кессонных и глубоководных работ обычно различают три периода: повышения давления – компрессия; нахождения в условиях повышенного давления и период понижения давления –декомпрессия. Каждому из них присущ специфический комплекс функциональных изменений в организме.

Избыточное давление воздуха приводит к повышению парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе, к уменьшению объема легких и увеличению силы дыхательной мускулатуры, необходимой для производства вдоха-выдоха. В связи с этим работа на глубине требует поддержания повышенного давления с помощью специального снаряжения или оборудования, в частности кессонов или водолазного снаряжения.

При работе в условиях избыточного давления снижаются показатели вентиляции легких за счет некоторого урежения частоты дыхания и пульса. Длительное пребывание при избыточном давлении приводит к токсическому действию некоторых газов, входящих в состав вдыхаемого воздуха. Оно проявляется в нарушении координации движений, возбуждении или угнетении, галлюцинациях, ослаблении памяти, расстройстве зрения и слуха.

Наиболее опасен период декомпрессии, во время которого и вскоре после выхода в условиях нормального атмосферного давления может развиться декомпрессионная (кессонная) болезнь. Сущность ее состоит в том, что в период компрессии и пребывания при повышенном атмосферном давлении организм через кровь насыщается азотом. Полное насыщение организма азотом наступает через 4 ч пребывания в условиях повышенного давления.

В процессе декомпрессии вследствие падения парциального давления в альвеолярном воздухе происходит десатурация азота из тканей. Выделение азота осуществляется через кровь и затем легкие. Продолжительность десатурации зависит в основном от степени насыщения тканей азотом (легочные альвеолы диффундируют 150 мл азота в минуту). Если декомпрессия производится форсированно, в крови и других жидких средах образуются пузырьки азота, которые вызывают газовую эмболию и как ее проявление – декомпрессионную болезнь. Тяжесть декомпрессионной болезни определяется массовостью закупорки сосудов и их локализацией. Развитию декомпрессионной болезни способствует переохлаждение и перегревание организма. Понижение температуры приводит к сужению сосудов, замедлению кровотока, что замедляет удаление азота из тканей и процесс десатурации. При высокой температуре наблюдается сгущение крови и замедление ее движения.

Терморегуляция организма человека. Основными параметрами, обеспечивающими процесс теплообмена человека с окружающей средой, как было показано выше, являются параметры микроклимата. В естественных условиях на поверхности Земли (уровень моря) эти параметры изменяются в существенных пределах. Так, температура окружающей среды изменяется от – 88 до +60 °С; подвижность воздуха – от 0 до 100 м/с; относительная влажность – от 10 до 100 % и атмосферное давление – от 680 до 810 мм рт. ст.

Вместе с изменением параметров микроклимата меняется и тепловое самочувствие человека. Условия, нарушающие тепловой баланс, вызывают в организме реакции, способствующие его восстановлению. Процессы регулирования тепловыделений для поддержания постоянной температуры тела человека называются терморегуляцией. Она позволяет сохранять температуру внутренних органов постоянной, близкой к 36,5 °С. Процессы регулирования тепловыделений осуществляются в основном тремя способами: биохимическим путем; путем изменения интенсивности кровообращения и интенсивности потовыделения.

Терморегуляция биохимическим путем заключается в изменении интенсивности происходящих в организме окислительных процессов. Например, мышечная дрожь, возникающая при сильном охлаждении организма, повышает выделение теплоты до 125–200 Дж/с.

Терморегуляция путем изменения интенсивности кровообращения заключается в способности организма регулировать подачу крови (которая является в данном случае теплоносителем) от внутренних органов к поверхности тела путем сужения или расширения кровеносных сосудов. Перенос теплоты с потоком крови имеет большое значение вследствие низких коэффициентов теплопроводности тканей человеческого организма – 0,314–1,45 Вт/(м. °С) При высоких температурах окружающей среды кровеносные сосуды кожи расширяются, и к ней от внутренних органов притекает большое количество крови и, следовательно, больше теплоты отдается окружающей среде. При низких температурах происходит обратное явление: сужение кровеносных сосудов кожи, уменьшение притока крови к кожному покрову и, следовательно, меньше теплоты отдается во внешнюю среду (рисунок 11).

Как видно из рисунка 11, кровоснабжение при высокой температуре среды может быть в 20–30 раз больше, чем при низкой. В пальцах кровоснабжение может изменяться даже в 600 раз.

Терморегуляция путем изменения интенсивности потовыделения заключается в изменении процесса теплоотдачи за счет испарения. Испарительное охлаждение тела человека имеет большое значение. Так, при t ос =18 °С, φ = 60 %, w = О количество теплоты, отдаваемой человеком в окружающую среду при испарении влаги, составляет около 18 % общей теплоотдачи. При увеличении температуры окружающей среды до +27 °С доля Q п возрастает до 30 % и при 36,6 °С достигает 100 %.

Рисунок 11. Зависимость кровоснабжения тканей организма от температуры окружающей среды

Терморегуляция организма осуществляется одновременно всеми способами. Так, при понижении температуры воздуха увеличению теплоотдачи за счет увеличения разности температур препятствуют такие процессы, как уменьшение влажности кожи, и следовательно, уменьшение теплоотдачи путем испарения, снижение температуры кожных покровов за счет уменьшения интенсивности транспортирования крови от внутренних органов, и вместе с этим уменьшение разности температур.

На рисунках 12 и 13 приведены тепловые балансы человека при различных объемах производимой работы в разных условиях окружающей среды.

Рисунок 12. Тепловой баланс работающего человека и зависимости от нагрузки (v – скорость езды на велосипеде, 1 – тепловыделение, Q 2 – теплоотдача): 1 – изменение общей затраты энергии организма; 2 – механическая работа; 3 – тепловыделения; 4 – изменение суммарной теплоотдачи (О к. Q т. О л); 5 – теплота, отданная при испарении пота с поверхности тела	Рисунок 13. Тепловой баланс работающего человека в зависимости от температуры среды (Q 1 – тепловыделение, Q 2 – теплоотдача): 1 –суммарная энергии организма; 2– мускульная работа, 3 – выделенная теплота; 4 – теплота, переданная теплопроводностью и конвекцией; 5 – теплота, переданная излучением; 6 – теплота, отданная при испарении пота; 7 – теплота, потерянная с каплями пота

Тепловой баланс, приведенный на рисунке 12, составлен по экспериментальным данным для случая езды на велосипеде при температуре воздуха 22,5 °С и относительной влажности 45 %; на рисунке 13 приведен тепловой баланс человека, идущего со скоростью 3,4 км/ч при различных температурах окружающего воздуха и постоянной относительной влажности 52 %. Приведенные на рисунке 12 и 13 примеры процесса теплообмена человека с окружающей средой построены при условии соблюдения теплового баланса Q тп =Q то, поддержанию которого способствовал механизм терморегуляции организма. Экспериментально установлено, что оптимальный обмен веществ в организме и соответственно максимальная производительность труда имеют место, если составляющие процесса теплоотдачи находятся в следующих пределах: Q к + Q т ≈30%; Q д ≈ 45%;
Q п ≈ 20% и Q л ≈ 5 %. Такой баланс характеризует отсутствие напряженности системы терморегуляции.

Параметры микроклимата воздушной среды, которые обусловливают оптимальный обмен веществ в организме и при которых нет неприятных ощущений и напряженности системы терморегуляции, называются комфортными или оптимальными. Зона, в которой окружающая среда полностью отводит теплоту, выделяемую организмом и нет напряжения системы терморегуляции, называется зоной комфорта. Условия, при которых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называются дискомфортными. При незначительной напряженности системы терморегуляции и небольшой дискомфортности устанавливаются допустимые метеорологические условия.

Гигиеническое нормирование параметров микроклимата производственных помещений. Нормы производственного микроклимата установлены системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005–88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Они едины для всех производств и всех климатических зон с некоторыми незначительными отступлениями.

В этих нормах отдельно нормируется каждый компонент микроклимата в рабочей зоне производственного помещения: температура, относительная влажность, скорость воздуха в зависимости от способности организма человека к акклиматизации в разное время года, характера одежды, интенсивности производимой работы и характера тепловыделений в рабочем помещении.

Для оценки характера одежды (теплоизоляции) и акклиматизации организма в разное время года введено понятие периода года. Различают теплый и холодный период года. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10 °С и выше, холодный –
ниже +10 °С

При учете интенсивности труда все виды работ, исходя из общих энергозатрат организма, делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. Характеристику производственных помещений по категории выполняемых в них работ устанавливают по категории работ, выполняемых 50 % и более работающих в соответствующем помещении.

К легким работам (категории I) с затратой энергии до 174 Вт относятся работы, выполняемые сидя или стоя, не требующие систематического физического напряжения (работа контролеров в процессах точного приборостроения, конторские работы и др.). Легкие работы подразделяют на категорию Iа (затраты энергии до 139 Вт) и категорию Iб (затраты энергии 140–174 Вт). К работам средней тяжести (категория II) относят работы с затратой энергии 175–232 Вт (категория IIа) и 233–290 Вт (категория IIб). В категорию IIа входят работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей, в категорию IIб – работы, связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей (в механосборочных цехах, текстильном производстве, при обработке древесины и др.). К тяжелым работам (категория III) с затратой энергии более 290 Вт относят работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с постоянным передвижением, с переноской значительных (более 10 кг) тяжестей (в кузнечных, литейных цехах с ручными процессами и др.).

По интенсивности тепловыделений производственные помещения делят на группы в зависимости от удельных избытков явной теплоты. Явной называется теплота, воздействующая на изменение температуры воздуха помещения, а избытком явной теплоты – разность между суммарными поступлениями явной теплоты и суммарными теплопотерями в помещении. Явная теплота, которая образовалась в пределах помещения, но была удалена из него без передачи теплоты воздуху помещения (например, с газами от дымоходов или с воздухом местных отсосов от оборудования), при расчете избытков теплоты не учитывается. Незначительные избытки явной теплоты – это избытки теплоты, не превышающие или равные 23 Вт на 1 м 3 внутреннего объема помещения. Помещения со значительными избытками явной теплоты характеризуются избытками теплоты более 23 Вт/м 3 .

Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м 2 при облучении 50 % поверхности человека и более, 70 Вт/м 2 – при облучении 25–50 % поверхности и 100 Вт/м 2 – при облучении не более 25 % поверхности тела.

Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретого металла, стекла, открытого пламени и др.) не должна превышать 140 Вт/м 2 , при этом облучению не должно подвергаться более 25 % поверхности тела и обязательно использование средств индивидуальной защиты.

В рабочей зоне производственного помещения согласно ГОСТ 12.1.005–88 могут быть установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия.

Оптимальные микроклиматические условия – это такое сочетание параметров микроклимата, которое при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивает ощущение теплового комфорта и создает предпосылки для высокой работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия – это такие сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать напряжение реакций терморегуляции и которые не выходят за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает нарушений в состоянии здоровья, не наблюдаются дискомфортные теплоощущения, ухудшающие самочувствие и понижение работоспособности. Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры – обычными системами вентиляции и отопления.

Похожая информация.

Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра Охраны труда

Дисциплина: Основы безопасности жизнедеятельности

ОТЧЁТ

по лабораторной работе №1

на тему: «Исследование метеорологических условий производственных помещений»

Специальность: 050702 – Автоматизация и Управление

Выполнили: студенты Аджи-Ходжаев М.А., Ерешкина К.А., Зарубин В.Р Группа: АИСУ-07-2

Руководитель: ст.преподаватель Приходько Н.Г.

_____________________ «____» ___________________________2010 г.

Алматы 2010

Лабораторная работа №1. Исследование метеорологических условий производственных помещений.

Цель работы: Определение параметров микроклимата в рабочей зоне и сравнение полученных данных с оптимальными нормами по ГОСТу 12.1.005-88.

Теоретические сведения

Контроль состояния микроклимата в производственных помещениях производится путем замеров параметров микроклимата в рабочей зоне с использованием следующих приборов.

Для определения температуры воздуха используется термометры 9ртутные и спиртовые), термографы, термоанемометры. При наличии тепловых излучений используются парные термометры, состоящие из 2-х термометров. У одного термометра поверхность резервуара для ртути зачернена, у другого посеребрена;

Для определения влажности используются психрометры либо без вентилятора или с вентилятором. В обоих случаях психрометр состоят из 2-х термометров – сухого и увлажненного. Увлажнение термометра осуществляется путем смачивания водой ткани, покрывающей шарик одного из термометров. В аспирационном психрометре Ассмана термометры заключены в металлическую оправу, шарики термометров находятся в двойных металлических гильзах, что позволяет использовать прибор в условиях теплового излучения, а применения вентилятора исключается влияние других потоков воздуха. На основании показаний двух термометров по эмпирической формуле вычисляют сначала абсолютную, а затем относительную влажность воздуха. Зная показания сухого и влажного термометров, можно определить относительную влажность и по номограммам.

Для определения скорости движения воздуха используются анемометры, принцип действия которых основан на определении числа оборотов вертушки, вращающейся за счет энергии воздушного потока. Крыльчатый анемометр применяется при скорости движения воздуха от 1 до 10 м/с, чашечный до 30 м/с. Скорость движения воздуха менее 1 м/с измеряется кататермометром (или термоанемометром), так как обычный анемометр в этом диапазоне дает большие отклонения от действительных значений за счет инертности механизма прибора.

Атмосферное давление не является нормируемым параметром микроклимата, однако, для расчета величин абсолютной, а затем и относительной влажности необходимо знать его значение. Для измерения атмосферного давления служат барометры-анероиды разных моделей.

Определение атмосферного давления

Определить атмосферное давление по барометру – анероиду ВАМИ, на циферблате которого вмонтирован дугообразный ртутный термометр, по показанию которого вводится поправка на температуру окружающей среды. Перед снятием показаний прибора для устранения влияния в механизме необходимо слегка постучать по корпусу прибора. Во избежание искажений при отсчете, глаз наблюдателя должен быть расположен перпендикулярно плоскости прибора. После снятия показаний необходимо учесть 3 поправки: шкаловую, температурную и добавочную, т.е.

Поправка на шкалу прибора приведена в таблице 1

Таблица 1 – Поправка на шкалу прибора

Температурная поправка определяется по формуле

Где ∆Р - температурная поправка на 1ºС (∆Р=0,06 мм. рт.ст.); t – температура по термометру барометра, снимается с точностью до десятых долей градуса.

Добавочная поправка (Рдоб) по поверочному свидетельству прибора принимается равным 13 мм.рт.ст.

Пример: По барометру-анероиду сняты показания Рпр=694 мм.рт.ст. и температура 23 ºС. Шкаловая поправка(Ршк) в соответствии с табл.1 составит (-1,15) мм.рт.ст., температурная поправка Ртемп=∆Р*t=0,06*23=1,38 мм.рт.ст., добавочная поправка Рдоб=13 мм.рт.ст. Тогда Р=694-1,15+1,38+13=707,23 мм.рт.ст. Возникает необходимость перевода мм.рт.ст. в Па, надо учитывать, что 1 мм.рт.ст.=133,322 Па. Вычисленное значение атмосферного давления заносится в табл. 2 протокола исследований.

Определение температуры воздуха

Определить температуру воздуха в лаборатории, пользуясь сухим термометром психрометра Ассмана. Показания записать в табл. 2, 4 протокола исследований.

Определение относительной влажности воздуха

Рассчитать значение относительной влажности воздуха в лаборатории, используя аспирационный психрометр Ассмана. Для этого за 3-4 мин до снятия показаний сухого и влажного термометров смачивают вату на резервуаре влажного термометра, вводя воду снизу, пользуясь пипеткой, находящейся на стенде. Включают вентилятор и через 3 мин работы выключают. Одновременно снимают показания сухого и влажного термометров, которые записывают в табл.2 протокола.

Определение скорости движения воздуха

Определение скорости движения воздуха под воздушном душировании. Это производится путем сопоставления двух отчетов по циферблату анемометру – до начала опыта и после опыта. Разность между этими отсчетами делят на время проведения опыта и затем графику определяют фактическую скорость движения воздуха. Анемометр расположен на стенде в аэродинамической трубе, где поток воздуха создается вентилятором. Для включения необходимо переключатель на стенде повернуть в положение 1. Заметно в отчет, включают стрелки прибора и секундомер, фиксируют второй отсчет. Для получения более точных результатов обычно делают 3 замера (по 100 с), вычисляют разницу в показаниях счетчика, результаты складывают и делят на сумму времени проведения всех трех замеров. Затем по тарировочную графику среднее число делений в секунду переводят в скорость, измеряемую в м/с. Полученные данные заносят в табл. 3,4 протокола.

Определение санитарно-гигиенической оценки микроклимата

Дать санитарно-гигиеническую оценку микроклимата в лаборатории. Для этого из действующего ГОСТ-12.1.005-88 в табл 4 протокола внести значения оптимальных параметров микроклимата для данной категории работ и периода года и те фактические параметры, которые определены в процессе работы. На основании сопоставления делают выводы и предложения о мерах создания благоприятного микроклимата.

Таблица 3 – Определение скорости движения воздуха

Таблица 4 – Сравнение полученных данных с ГОСТ-12.1.005-88

Затем вычисляют абсолютную владность (А), т.е. количество водяных паров, которое содержится в воздухе в момент исследования, выраженное в весовых единицах (г/м) или как давление водяных паров в мм.рт.ст.

Где Fвл – давление насыщенных водяных паров при температуре влажного термометра, мм.рт.ст.

0,5 – постоянных психрометрический коэффициент;

tc-tвл – разница показаний сухого и влажного термометров, ºС;

Р – атмосферное давление, мм.рт.ст., рассчитанное в задании по формуле.

А=11,96-(0,5*(8,8)*707,23)/755=7,84 мм.рт.ст.

С:22,8-20,822 мм.рт.ст. - Fc

Затем рассчитывается относительная влажность воздуха (В) как отношение абсолютной влажности к максимальной (М) (наибольшее возможное количество водяных паров в воздухе при данной температуре), выраженное в процентах

Где Fс – давление насыщенных водяных паров при температуре сухого термометра.

В=А/Fc*100%=7,84/20,822=37,7%

Затем определяют относительную влажность по психометрическому графику номограмме, приведенному на столе. Вертикальные линии на графике соответствуют показаниям сухого термометра, а наклонные – влажного. Искомая относительная влажность определяется как точка пересечения вертикальной и наклонной линий, соответствующих замерам сухого и влажного термометров. Полученное значение заносят в табл.2, сравнивают с вычисленным значением В и определяют расхождение в процентах. Расхождение не должно превышать 5%.

Таблица 2 – Протокол исследование параметров микроклимата

Наименование	Значение
1.Место замера
2.Показания сухого термометра, ºС
3.Показания влажного термометра, ºС
4.Атмосферное давление Р, мм.рт.ст.
5.Давление насыщенных водяных паров при температуре сухого термометра Fc, мм.рт.ст.
6.Давление насыщенных водяных паров при температуре сухого термометра Fc, мм.рт.ст.
7.Значение абсолютной влажности А, мм.рт.ст.
8.Значение относительной влажности, В,%
9.Значение относительной влажности по номограмме,%
10.Расхождения в полученных значениях, %

Вывод

1. Исследование и обоснование направлений увеличения прибыли "УП Витебсклифт"

   Дипломная работа >> Экономика

   Данные периодической печати. В процессе исследований , анализа и систематизации полученной информации применены... труда. Для создания оптимальных метеорологических условий труда в производственных помещениях завода осуществляются следующие мероприятия: ...

2. Условия труда исследователей и разработчиков их совершенствование в инновационном процессе

   Курсовая работа >> Менеджмент

   ... исследования , прикладные исследования , разработки. Фундаментальные исследования – экспериментальные или теоретические исследования ... Для обеспечения нормальных метеорологических условий в производственных помещениях проводится большая исследовательская...

3. Условие и охрана труда на предприятии

   Реферат >> Экономика

   Температура в помещениях является одним из ведущих факторов, определяющих метеорологические условия производственной среды. Высокие... должен обеспечить: 1.проведение расчетов; 2.лабораторных исследований ; 3.экспертизы с привлечением специальных экспертов; ...