Микроклимат производственных помещений
Глава 3. воздух рабочей зоны
Человек находится в постоянной взаимосвязи с окружающей его средой. По мере возможности он приспосабливается к ней, а при невозможности всеми доступными средствами приспосабливает ее к себе, обеспечивая тем самым условия для своего нормального существования.
Работающий человек примерно одну треть своего времени находится на производстве во взаимосвязи с производственной средой, которая характеризуется различными факторами: микроклиматом производственных помещений, интенсивностью технологических процессов, применяемыми материалами и механизмами и т.д.
Микроклиматом производственных помещений называются метеорологические условия внутренней среды этих помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения.
Показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:
- температура воздуха;
- температура поверхностей;
- относительная влажность воздуха;
- скорость движения воздуха;
- интенсивность теплового облучения.
Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.
Организм человека представляет собой термодинамическую систему с высоким постоянством средней температуры тела при значительно меняющихся условиях поступления и потерь тепла.
Для нормального протекания физиологических процессов в организме человека требуется поддержание практически постоянной температуры его внутренних органов (приблизительно 36,6 °С). Но в процессе труда человек постоянно находится в состоянии теплового взаимодействия с окружающей средой. Способность человеческого организма к поддержанию постоянной температуры носит название терморегуляции. Терморегуляция достигается отводом излишнего тепла в процессе жизнедеятельности от организма в окружающее пространство. Эта величина зависит от степени физической нагрузки и параметров микроклимата в помещении (в состоянии покоя - 85 Вт, возрастая при тяжелой физической работе до 500 Вт).
Путями такой теплоотдачи являются: теплопроводность через одежду (QT); конвекции тела (Qк), излучения на окружающие поверхности (Qн), испарения влаги с поверхности кожи (Qисп), а также за счет нагрева выдыхаемого воздуха (Qв), что представлено уравнением теплового баланса
Qобщ = QТ + Qк + Qи+ Qисп + Qв . (3.1)
Вклад перечисленных составляющих передачи тепла непостоянен и зависит от параметров микроклимата в помещении, от температуры стен, потолка, оборудования. Теплоотдача конвекцией зависит от температуры воздуха в помещении и скорости его движения на рабочем месте, а отдача теплоты путем испарения - от относительной влажности и скорости движения воздуха. До 90 % отвода общего количества тепла осуществляется через излучение, конвекцию и испарение.
Конвективный теплообмен определяется законом Ньютона
Qк = aк Fэ(tпов – tос), (3.2)
где ак - коэффициент теплоотдачи конвекции (при нормальных параметрах микроклимата aк =4,06 Вт/(м2×°С); tпов - температура поверхности тела человека (принимать зимой 27,7 °С, летом 31,5 °С); tос- температура воздуха, омывающего тело человека; Fэ - эффективная поверхность тела человека (для практических расчетов Fэ = 1,8 м2).
Удерживаемый на внешней поверхности тела пограничный слой воздуха (до 8 мм при скорости движения воздуха n = 0) препятствует отдаче теплоты конвекцией. При увеличении атмосферного давления (Р) и в подвижном воздухе толщина пограничного слоя уменьшается, и при скорости движения воздуха 2 м/с она составляет около 1 мм. Передача теплоты конвекцией тем больше, чем ниже температура окружающей среды и чем выше скорость движения воздуха. Заметное влияние оказывает и относительная влажность воздуха, так как коэффициент теплопроводности воздуха является функцией атмосферного давления и влагосодержания воздуха.
Передача теплоты теплопроводностью описывается уравнением Фурье:
(3.3)
где l0 - коэффициент теплопроводности тканей одежды человека, Вт/ (м ×°С); D0- толщина одежды человека, м.
Теплопроводность биологических 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
(3.4)
где Cпр - приведенный коэффициент излучения, Вт/(м2×К4); F - площадь поверхности лучистого потока, м2; Y1-2 - коэффициент облучаемости, зависящий от расположения и размеров поверхностей F1 и F2 и показывающий долю лучистого потока, приходящуюся на поверхность F2 от всего потока, излучаемого поверхностью F1; T1 - средняя температура поверхности тела и одежды человека, °К; Т2 - средняя температура окружающих поверхностей, °К.
Для практических расчетов в диапазоне температур окружающих человека предметов 10…60 °С приведенный коэффициент излучения Спр = 4,9 Вт/(м2×К4), а коэффициент облучаемости Y1-2 =1,0. В этом случае значение лучистого потока зависит в основном от степени черноты e и температуры окружающих человека предметов, т.е. Qл = f (Топ; e).
Влияние температуры окружающего воздуха на человеческий организм связано в первую очередь с сужением или расширением кровеносных сосудов кожи. Под действием низких температур воздуха кровеносные сосуды кожи сужаются, в результате чего замедляется поток крови к поверхности тела и снижается теплоотдача от поверхности тела за счет конвекции и излучения. При высоких температурах окружающего воздуха наблюдается обратная картина: за счет расширения кровеносных сосудов кожи и увеличения притока крови существенно увеличивается теплоотдача в окружающую среду.
Повышенная влажность (b > 85 %) затрудняет теплообмен между организмом человека и внешней средой вследствие уменьшения испарения влаги с поверхности кожи, а низкая влажность (b < 20 %) приводит к пересыханию слизистых оболочек дыхательных путей. Движение воздуха в помещении улучшает теплообмен между телом человека и внешней средой, но излишняя скорость движения воздуха (сквозняки) повышает вероятность возникновения простудных заболеваний.
Количество теплоты, отдаваемое человеком в окружающую среду при испарении влаги, выводимой на поверхность тела потовыми железами:
Qп = Gп×r, (3.5)
где Gn - масса выделяемой и испаряющейся влаги, кг/с; r - теплота испарения выделяющейся влаги, Дж/кг.
Различают острые и хронические формы нарушение терморегуляции.
Острые формы нарушения терморегуляции:
- тепловая гипертермия - теплоотдача при относительной влажности воздуха75…80 % - легкое повышение температуры тела, обильное потоотделение, жажда, небольшое учащение дыхания и пульса. При более значительном перегреве возникает также одышка, головная боль и головокружение, затрудняется речь и др.
- судорожная болезнь - преобладание нарушения водно-солевого обмена - различные судороги, особенно икроножных мышц, сопровождаемые большой потерей пота, сильным сгущением крови. Вязкость крови увеличивается, скорость её движения уменьшается и поэтому клетки не получают необходимого количества кислорода.
- тепловой удар - дальнейшее протекание судорожной болезни - потеря сознания, повышение температуры до 40…41 °С, слабый учащенный пульс. Признаком тяжелого поражения при тепловом ударе является полное прекращение потоотделения.
Тепловой удар и судорожная болезнь могут заканчиваться и смертельным исходом.
Хронические формы нарушения терморегуляции приводят к изменениям в состоянии нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем человека, формируя производственно-обусловленные заболевания.
Длительное охлаждение часто приводит к расстройству деятельности капилляров и мелких артерий (ознобление пальцев рук, ног кончиков ушей). При этом происходит и переохлаждение всего организма. Широко распространены вызываемые охлаждением заболевания периферийной нервной системы, особенно пояснично-крестцовый радикулит, невралгия лицевого, тройничного, седалищного и других нервов, обострения суставного и мышечного ревматизма, плеврит, бронхит, асептическое и инфекционное воспаление слизистых оболочек дыхательных путей и др.
Влажный воздух лучше проводит тепло, а подвижность его увеличивает теплоотдачу конвекцией, что это приводит к большому обморожению (даже смерти) при условии низкой температуры, высокой влажности и подвижности воздуха.
Выделяют три стадии охлаждения организма человека, которые характеризуются следующими показателями;
I - II стадии - температура тела от 37 до 35,5 °С. При этом происходит:
- спазм сосудов кожи;
- урежение пульса;
- снижение температуры тела;
- повышение артериального давления;
- увеличение легочной вентиляции;
- увеличение теплопродукции.
Таким образом, в пределах до 35 °С организм пытается бороться собственными силами против охлаждающего микроклимата.
III стадия - температура тела ниже 35 °С. При этом происходит: падение температуры тела;
- снижение деятельности центральной нервной системы;
- снижение артериального давления;
- уменьшение легочной вентиляции;
- уменьшение теплопродукции.
Заболевания, вызываемые охлаждением: обморожения, отеки локтей и ступней, острые респираторные заболевания и грипп.
Создание благоприятного микроклимата рабочей зоны является гарантом поддержания терморегуляции организма, повышения работоспособности человека на производстве.
Министерством здравоохранения Российской Федерации (с 2004 г. - Министерство здравоохранения и социального развития Российской Федерации) разработаны гигиенические требования к показателям микроклимата рабочих мест производственных помещений, которые устанавливаются с учетом интенсивности энергозатрат работающих, времени выполнения работы, периодов года.
Нормативные документы определяют понятия оптимальных и допустимых параметров микроклимата.
Оптимальными микроклиматическими условиями являются такие, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения механизмов его терморегуляции. Они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности (табл. 3.1).
Перепады температуры воздуха по высоте и по горизонтали, а также изменения температуры воздуха в течение смены при обеспечении оптимальных величин микроклимата на рабочих местах не должны превышать 2 °С и выходить за пределы величин, указанных в табл. 3.1 для отдельных категорий работ.
Допустимыми условиями являются такие, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться временное ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.
Таблица 3.1
Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений
ГОСТ 12.1.005-88 «Воздух рабочей зоны Общие санитарно-гигиенические требования» устанавливает оптимальные и допустимые параметры микроклимата в производственном помещении в зависимости от тяжести выполняемых работ, количества избыточного тепла в помещении и сезона (времени года). Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры - обычными системами вентиляции и отопления.
В соответствии с этим ГОСТом различают холодный и переходный периоды года (со среднесуточной температурой наружного воздуха ниже +10 °С), а также теплый период года (с температурой +10 °С и выше).
Все категории выполняемых работ подразделяются на: легкие (энергозатраты до 172 Вт), средней тяжести (172…293 Вт) и тяжелые (более 293 Вт).
По количеству избыточного тепла все производственные помещения делятся в зависимости от избытка явной теплоты, т.е. теплоты, поступающей в них от оборудования, отопительных приборов, солнечного нагрева, людей и любых других источников воздействия на температуру воздуха в этом помещении. Помещения с незначительными избытками явной теплоты (QЯТ < 23,2 Дж/м3×с) относятся к «холодным», а со значительными избытками явной теплоты (QЯТ > 23,2 Дж/м3×с) - к «горячим».
Условия труда по показателям микроклимата делятся на 4 класса:
- нагревающий – сочетание температуры, влажности и скорости движения воздуха, при котором происходит накопление тепла в организме выше оптимального (> 0,87 кДж/кг) или увеличение доли потери тепла испарения > 30 % в общей структуре теплового баланса (характерен для машинных отделений судов, секций тепловозов, кузнечных, сварочных, литейных цехов или ремонтных участков транспортных предприятий);
- охлаждающий – сочетание температуры, влажности и скорости движения воздуха, приводящее к дефициту тепла в организме (> 0,87 кДж/кг) в результате снижения температуры оболочки тела (верхних слоев тканей) (характерен для рефрижераторных секций на железных дорогах и рефрижераторных трюмов на судах, неотапливаемых складов, а также депо в зимнее время, куда поступает подвижной состав после длительного нахождения на холоде);
- переменный (охлаждающий и нагревающий), встречающийся при работе экипажей судов;
- умеренного термического действия, присущий большинству производственных цехов обслуживающих предприятий транспорта и административных помещений.
Методы обеспечения нормальных микроклиматических условий.
1. Отопление –совокупность конструктивных элементов со связями между ними, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества теплоты в обогреваемых помещениях.
Системы отопления подразделяются:
- по расположению основных элементов – на местные и центральные;
- по виду теплоносителя – на водяные, паровые, воздушные и газовые.
2. Защита от теплового излучения:
- теплоизоляция – температура нагретых поверхностей оборудования, коммуникаций и ограждений на рабочих местах не должна превышать 45 °С, а для оборудования, внутри которого температура равна или ниже 100 °С, – не должна превышать 35 °С (в качестве теплоизоляционных используются мастичные, оберточные и засыпные материалы);
- экранирование – использование теплоотражающих, теплопоглощающих и теплоотводящих экранов;
- мелкодисперсное распыление воды – водяные завесы;
- воздушное душирование рабочих мест;
- оптимальное размещение оборудования и рабочих мест.
3. Герметизация помещений –улучшение плотности подгонки дверей, рам, заслонок и т.п.; двойное застекление; оборудование шлюзов; устройство тепловых воздушных завес.
5. Кондиционирование – искусственная автоматическая обработка воздуха с целью поддержания в помещениях заранее заданных метеорологических условий, независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения.
6. Рациональные режимы труда и отдыха – организация дополнительных перерывов в рабочей смене для обогрева или охлаждения работников в специально оборудованных для этой цели помещениях.
7. Рациональный питьевой режим и медицинские средства профилактики.
Рассмотрим более подробно наиболее эффективные методы защиты от неблагоприятного воздействия микроклимата.
Дата добавления: 2015-01-18 | Просмотры: 1830 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
|