1. Гігієнічна оцінка фізичних властивостей повітряного середовища

Визначення температурного режиму приміщень. Визначення температурного режиму приміщень лікувально-профілактичних і медичних вищих навчальних закла­дів здійснюється за допомогою термометрів (ртутних, спиртових, електричних) та термографів у градусах Цельсія (°С) або градусах Кельвіна (K) (рис. 13).

INCLUDEPICTURE "../../Users/Spanish/Desktop/трудов/media/image26.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "media/image26.jpeg" \* MERGEFORMAT

а б в

Рис. 13. Термометри та катотермометри

а - кімнатний; б - електротермометр; в - кататермометры (1 - кульовий; 2 - циліндричний)

Завдяки використанню ртутних, спиртових або електричних термометрів визначають:

• середню температуру повітря приміщення, що являє собою середню арифме­тичну величину результатів вимірювань температури в 5 точках приміщення (в його цен­трі та по кутах) на двох рівнях від підлоги, тобто на висоті 0,2 і 1,5 м. Згідно з будівель­ними нормами і правилами И-33-75 “Опалення, вентиляція і кондиціювання повітря”, оптимальна температура громадських приміщень у холодні та перехідні сезони року має становити 18-22 °С, протягом теплого сезону - не повинна перевищувати 25 °С;

• вертикальний перепад температури, під час вимірювання якого проводять дослідження на висоті 0,2 та 1,5 м від підлоги і знаходять різницю у значеннях одер­жаних показників;

• горизонтальний перепад температури, який визначають шляхом проведення вимірювання по глибині приміщення на відстані 0,2 м від внутрішніх і зовнішніх стін та в центрі приміщення. Горизонтальні та вертикальні перепади температури протя­гом доби не повинні перевищувати 2-3 °С;

• середньодобову температуру та її перепад, які визначаються шляхом про­ведення чотирьохкратного вимірювання показників (вранці, вдень, увечері та вночі) з подальшим визначенням середньої арифметичної величини. Середньодобова тем­пература та її перепади значною мірою залежать від теплопроникних властивостей будівлі та особливостей системи опалення, проте в лікувально-профілактичних за­кладах їх значення не повинні виходити за межі 4 °С.

Слід також зазначити, що нормативи температурного режиму приміщень лікуваль­но-профілактичних закладів та медичних вищих навчальних закладів є диференційо­ваними і залежать як від часу вимірювання (година доби), так і від профілю відділен­ня, палати, а іноді і від віку хворого та діагнозу його хвороби. Тому діапазон коливань оптимальної температури повітря лікарняної палати є досить великим - у межах від 15-16 до 25-27 °С.

Наприклад: оптимальною температурою повітря у палатах кардіологічних відді­лень, що розміщені у II будівельно-кліматичній зоні, слід вважати 21 °С (вдень) та 17-18 °С (вночі). Разом з тим в палатах для пульмонологічних хворих у таких умовах оптимальною температурою повітря є 21-22 °С (вдень) та 16-18 °С (вночі), для палат опікових центрів - 24-25 °С (протягом доби).

Визначення вологості повітря. Визначення вологості повітря проводять за допо­могою аспіраційних психрометрів Асмана, станційних психрометрів Августа, воло­сяних гігрометрів та гігрографів. Основним показником, що підлягає оцінці та нор­муванню, є відносна вологість у відсотках (%). Однак слід зауважити, що для більш точного визначення відносної вологості слід ураховувати, якими є значення абсолют­ної та максимальної вологості, адже саме їх співвідношення надає можливість дізна­тися про відносну вологість повітря.

Абсолютна вологість являє собою кількість вологи (у г), що міститься в 1 м³ повітря за певної температури. Для розрахунків користуються також парціальним тиском, тобто пружністю водяної пари, яку вимірюють у міліметрах ртутного стовпчика (мм рт. ст.).

Абсолютна вологість повітря чітко корелює з пружністю водяної пари, що містить­ся у ньому за такої ж температури. Проте пружність водяної пари не може збільшува­тися безмежно за рахунок надходження вологи ззовні і тому має певне максимальне

значення. Таким чином, максимальна вологість - це максимально можливе насичен­ня повітря водяною парою за певної температури, яку визначають із використанням даних, наведених в таблиці 23.

Відносна вологість визначається як співвідношення абсолютної та максимальної вологості у певний момент спостереження, що виражене у відсотках.

Допоміжну роль для здійснення адекватної оцінки вологості повітря можуть віді­гравати такі показники, як дефіцит насичення, тобто різниця між максимальною та абсолютною вологістю за певної температури повітря, і точка роси, тобто темпера­тура, за якої водяна пара, що міститься у повітрі, починає насичувати простір, пере­ходити у краплиннорідкий стан та осідати на холодних предметах у вигляді роси.

Крім того, для визначення ступеня випаровування з поверхні тіла людини інколи засто­совують фізіологічну відносну вологість — відношення абсолютної вологості за певної тем­ператури повітря до максимальної вологості за температури 37 °С, що виражене у відсо­тках, та фізіологічний дефіцит насичення - різницю між максимальною вологістю повітря за температури 37 °С та абсолютною вологістю за цієї ж температури. Слід лише відзна­чити, що за абсолютної вологості повітря, що наближується до максимального насичення за температури 37 °С (47 мм рт. ст.), випаровування вологи тілом людини припиняється.

Найбільш простим, проте найменш точним, є визначення відносної вологості по­вітря за допомогою волосяних гігрометрів та гігрографів.

Гігрометри, що призначені для безперервного прямого визначення відносної воло­гості (у %) протягом відносно короткого відрізку часу, бувають волосяні (у конструк­ції використовують добре очищену та знежирену волосину) та плівкові (застосовують біологічну плівку).

INCLUDEPICTURE "../../Users/Spanish/Desktop/трудов/media/image27.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "media/image27.jpeg" \* MERGEFORMAT

Рис. 14. Волосяний гігрометр

Волосяний гігрометр (рис. 14) складається з волосини, прикріпленої одним кінцем до рамки штатива, другим - до блока з вантажем. До блока також прикріплено стріл- ку, яка, залежно від зміни довжини волосини під впливом вологості, переміщується уздовж шкали, градуйованої у відсотках відносної вологості.

Гігрографи використовують для тривалої безперервної реєстрації змін відносної вологості повітря протягом певного періоду (доба, тиждень тощо). Конструкція гі­грографа аналогічна будові термографа, але відрізняється від нього улаштуванням сприймальної частини, у структурі якої замість біметалевої пластинки застосовують пучок знежирених волосин (рис. 15).

Під час підготовки гігрографа до роботи спочатку за допомогою аспіраційного психрометра вимірюють абсолютну вологість, далі на підставі її оцінки визначають відносну вологість і спеціальним гвинтом, що розташований поряд з пучком волосин, встановлюють перо у точку перетину лінії відносної вологості та години доби.

INCLUDEPICTURE "../../Users/Spanish/Desktop/трудов/media/image28.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "media/image28.jpeg" \* MERGEFORMAT

Рис. 15. Гігрограф

Більш точні дані щодо вологості повітря можна отримати використовуючи стан­ційний психрометр Августа (рис. 16).

Станційний психрометр Августа складається з двох спиртових термометрів - су­хого та вологого, що зафіксовані паралельно на відстані 5 см один від одного на спе­ціальному штативі або у відкритому футлярі.

Сухим термометром вимірюють температуру повітря. Резервуар вологого термо­метра обгорнутий тонкою тканиною (батист, марля), кінець якої опущений у посу­дину з дистильованою водою. Завдяки випаровуванню з поверхні тканини вологий термометр буде охолоджуватися та показуватиме дещо нижчу температуру, ніж су­хий. Зі зменшенням вологості досліджуваного повітря інтенсивність випаровування зростає і відповідно збільшується різниця між показниками сухого та вологого тер­

мометрів. Щоб випаровування відбувалося нормально, верхній край посудини з дис­тильованою водою має бути розташований на відстані 3 см від резервуара вологого термометра.

Для визначення вологості повітря станційним психрометром Августа резервуар слід захистити від впливу джерел випромінювання, нагрітих навколишніх тіл та руху повітря. Через 10-15 хвилин від початку дослідження, за умови, що вся тканина про­сякла вологою, визначають показники та обчислюють абсолютну вологість за форму­лою Реньо (7):

А = В - а ■ (t_c - tj ■ Н; (7)

де А- абсолютна вологість, мм рт. ст. ;

В - максимальний тиск водяної пари у повітрі за температури вологого термоме­тра, значення якої наведені, мм рт. ст.

а - постійний психрометричний коефіцієнт, який дорівнює 0,00128 у разі визначення вологості нерухомого кімнатного повітря, 0,0010 — у разі визначення вологості в примі­щенні з невеликою швидкістю руху повітря, 0,0009 - у разі визначення вологості повітря зовнішньої атмосфери у безвітряну погоду та 0,00079 - за наявності невеликого вітру;

I_c - температура сухого термометра, °С;

t — температура вологого термометра, °С;

H- атмосферний тиск під час дослідження, мм рт. ст.

Однак, зваживши на ряд незручностей, які виникають під час роботи із станцій­ним психрометром Августа, більш доцільним слід вважати використання аспірацій- ного психрометра Асмана.

Аспіраційний психрометр Асмана також складається з сухого та вологого ртутних термометрів (рис. 16).

INCLUDEPICTURE "../../Users/Spanish/Desktop/трудов/media/image29.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "media/image29.jpeg" \* MERGEFORMAT

Рис. 16. Психрометри: а - станційний психрометр Августа; б - аспіраційний психрометр Асмана

Обидва термометри поміщено в металеву оправу, причому їх резервуари захищені від впливу сонячної радіації подвійними металевими гільзами. У верхній частині при­ладу встановлено вентилятор, що забезпечує рівномірне обдування резервуарів термо­метрів з усіх боків і, отже, сприяє більш рівномірному, ніж у станційному психроме­трі, випаровуванню води, яке не залежить від швидкості руху повітря у приміщенні.

Під час визначення вологості повітря після фіксації приладу в місці визначення тканину, якою обгорнутий резервуар вологого термометра, змочують дистильова­ною водою за допомогою спеціальної піпетки або груші, потім спеціальним ключем (якщо вентилятор пружинний) або шляхом приєднання приладу до електромережі (якщо вентилятор електричний) вмикають вентилятор. Досліджуване повітря всмок­тується у металеві гільзи, в яких розташовані резервуари термометрів, переходить у вертикальну металеву трубку між термометрами і викидається через отвір у верхній частині приладу.

Абсолютна вологість повітря визначається за формулою Шпрунга (8):

INCLUDEPICTURE "../../Users/Spanish/Desktop/трудов/media/image30.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "media/image30.jpeg" \* MERGEFORMAT

А - абсолютна вологість, мм рт. ст. ;

В - максимальна пружність водяної пари за температури вологого термометра, мм рт. ст., яку визначають за допомогою даних, наведених в таблиці 23; t_c - температура сухого термометра, °С;

/ — температура вологого термометра, °С;

H- атмосферний тиск під час дослідження, мм рт. ст.

0. 5 - постійний психрометричний коефіцієнт;

755 - середній атмосферний тиск, мм рт. ст.

Слід звернути увагу на те, що за вищенаведеними формулами одержують значення абсолютної вологості.

Відносну вологість для обох психрометрів обчислюють за формулою (9):

INCLUDEPICTURE "../../Users/Spanish/Desktop/трудов/media/image31.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "media/image31.jpeg" \* MERGEFORMAT

де C - відносна вологість, %;

А - абсолютна вологість повітря, мм рт. ст. ;

F - максимальна вологість при температурі сухого термометра, мм рт. ст.

Відносну вологість повітря за даними аспіраційного психрометра можна також ви­значити за допомогою табличного методу (табл. 24).

Таблиця 23

Максимальна пружність водяної пари за різних температур, мм рт. ст.

INCLUDEPICTURE "../../Users/Spanish/Desktop/трудов/media/image32.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "media/image32.jpeg" \* MERGEFORMAT

INCLUDEPICTURE "../../Users/Spanish/Desktop/трудов/media/image33.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "media/image33.jpeg" \* MERGEFORMAT

Таблиця 24

Відносна вологість за показниками аспіраційного психрометра, %

Під час оцінки результатів досліджень необхідно урахувати, що відносна вологість повітря дійсно повинна сприйматися як відносна (умовна) величина. Очевидно, тому її нормативні значення, як правило, коливаються у діапазоні 10 і більше відсотків.

Так, у житлових і громадських приміщеннях оптимальна відносна вологість має становити 30-40 % в холодну та 30-60 % в теплу пору року. Більше того, в окремі періоди року допускається збільшення відносної вологості повітря в житлових і гро­мадських приміщеннях до 65 %.

Визначення швидкості руху повітря. Завдяки руху повітря у приміщеннях виникає можливість для створення природної вентиляції, проявляється охолоджувальна здат­ність повітряних мас тощо. Як правило, швидкість руху повітря приміщень не виходить за межі понад 1 м/с. Проте, на жаль, чутливість традиційних анемометрів (крильчастий, чашковий) є недостатньою для здійснення точних вимірювань швидкості руху повітря, якщо вона є нижчою за 1 м/с. У таких випадках доцільно використовувати електроката- термометри або опосередковану за своїм змістом методику кататермометрії.

Застосування електрокататермометра побудоване на використанні явища охоло­дження повітряним потоком сприймаючого датчика (металевої спіралі), який нагріва­ється внаслідок дії джерел постійного струму.

Перед вимірюванням швидкості руху повітря прилад приєднують до датчика і бло­ка живлення. Кнопку перемикача встановлюють у позицію “Контроль”. Повільним обертанням ручки регулювання підігріву виводять стрілку гальванометра на макси­мальну позначку шкали. Під час здійснення вимірювання датчик повинен бути за­

критий футляром і перебувати у горизонтальному положенні в певній точці повітря, що вимірюється. У цьому стані визначають дані гальванометра і за номограмою, яка додається до приладу, оцінюють швидкість руху повітря.

Більш повну інформацію про стан повітря (швидкість руху повітря та охолоджу­вальна здатність повітря) можна отримати на підставі використання методики ката- термометрії.

Кататермометры - це спиртові термометри з циліндричним або кулястим резер­вуаром і розширеним зверху капіляром, що призначені для вимірювання незначних (до 1 м/с) швидкостей руху повітря, переважно у приміщеннях. Шкала циліндрично­го кататермометра нанесена у межах 35-38 °С, шкала кульового - у межах 34-40 °С.

Кататермометр спочатку нагрівають на водяній бані (60-80 °С) до тих пір, поки спирт не заповнить наполовину верхнє розширення капіляра. Потім прилад виймають з води, витирають, підвішують у місці дослідження та реєструють час (у с), за який стовпчик спирту опускається від 38 до 35 °С.

Вимірювання повторюють 2-3 рази і визначають середній час охолодження, що залежить від швидкості руху, температури і вологості повітря, тобто від охолоджу­вальної здатності повітря //, яку для циліндричного кататермометра обчислюють за формулою (10):

INCLUDEPICTURE "../../Users/Spanish/Desktop/трудов/media/image34.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "media/image34.jpeg" \* MERGEFORMAT

для кульового - за формулою (11):

INCLUDEPICTURE "../../Users/Spanish/Desktop/трудов/media/image35.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "media/image35.jpeg" \* MERGEFORMAT

де F- фактор приладу, що визначає кількість мілікалорій тепла, яке втрачається з 1 см² поверхні резервуара приладу під час охолодження від максимальної Q₁ до міні­мальної Q₂ температури, мкал/см² • с;

Ф - константа приладу, що дорівнює F/3; t - час охолодження, с.

Знаючи охолоджувальну здатність повітря, можна визначити швидкість руху пові­тря за формулою (12):

(12)

де V-швидкість руху повітря, м/с;

H - охолоджувальна здатність повітря, мкал/см² • с;

Q- різниця між середньою температурою кататермометра (Q-Ql)/2 і температу­рою навколишнього повітря;

А \В- емпіричні коефіцієнти, які становлять 0,2 і 0,4 якщо H/Q < 0,6, та 0,14 і 0,49, якщо H/Q > 0,6.

Кататермометрію слід розглядати як одну з найбільш інформативних складових комплексної оцінки мікроклімату повітряного середовища. При цьому необхідно зазначити, що для підтримування температури тіла на нормальному рівні необ­хідно, щоб звичайно одягнута людина витрачала під час виконання легкій роботи 1,2-1,4 мкал/см² • с, під час виконання середньої та важкої роботи - у 2-3 рази більше. У такій ситуації бажано, щоб працівники, які переважно перебувають у робочій позі “сидячи”, знаходились в умовах, в яких охолоджувальна здатність повітря не вихо­дить за межі 5,5-7,0 мкал/см² • с.