Лабораторная работа № 1 б определение параметров микроклимата

Цель работы – изучение методики измерения параметров микроклимата производственных помещений.

Приборы и принадлежности: стандартный аспирационный психрометр, крыльчатый анемометр AeroTemp, барометр, ГОСТ 12.1.005–88, СанПиН 2.2.4.548-96.

Краткая теория

Одним из необходимых условий высокой производительности труда, нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение оптимальных микроклиматических условий на рабочем месте. Микроклимат зависит от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления, вентиляции и характеризуется температурой, относительной влажностью, скоростью движения воздуха и атмосферным давлением. Жизнедеятельность человека связана с непрерывным обменом теплом с окружающей средой. Одной из важных характеристик организма человека является средняя температура тела (внутренних органов) порядка 36,6⁰С, которая 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 на 1 – 2⁰С. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек, составляет +43⁰С, а минимальная (при переохлаждении) +25⁰С. Чтобы не происходило отклонения температуры внутренних органов от оптимальной, необходимо соблюдение теплового баланса между человеком и окружающей средой. В общем случае теплообмен осуществляется в основном такими физическими процессами, как конвекция, излучение и испарение.

При увеличении физической нагрузки и внешней температуры скорость потовыделения растет. Так, при температуре воздуха в 28⁰С потовыделение у человека не занятого физическим трудом составляет 1,7 г/мин, а при выполнении тяжелой работы – 8,9 г/мин. Можно отметить, что из всей теплоты, передаваемой организмом человека в сутки (средняя величина 2600 ккал) при нормальных условиях (20⁰С, 760 мм рт.ст.), основная часть (44%) передается за счет излучения. За счет конвекции передается 31%, за счет испарения – 21%.

С изменением параметров микроклимата или условий труда нарушаются условия для теплового баланса. В этом случае в организме возникают процессы, способствующие его восстановлению – процессы терморегуляции. К таким процессам относятся процесс испарения, изменение интенсивности кровообращения (за счет расширения и сужения сосудов) и биохимический процесс (изменение интенсивности окислительных процессов в организме). Терморегуляция позволяет обеспечить жизнедеятельность человека, но его состояние отклоняется от оптимального. В частности, в результате интенсивного потовыделения возможна большая потеря жидкости. Обезвоживание организма на 6% приводит к нарушению умственной деятельности, снижению остроты зрения. Длительное воздействие высокой температуры в сочетании с повышенной влажностью могут привести к головокружению, общей слабости, искажению цветового восприятия, учащению пульса, потере сознания. Потеря влаги до 20% от массы тела может привести к смертельному исходу. Повышенная относительная влажность воздуха окружающей среды (при пониженных температурах), а также его высокая скорость способствуют переохлаждению организма человека.

На самочувствие человека может оказывать существенное влияние атмосферное давление. При его заметном изменении (на поверхности Земли возможно изменение от 680 до 810 мм рт. ст.) повышается нагрузка на сердечно сосудистую систему, что отрицательно сказывается на людях с сердечно сосудистыми заболеваниями.

Гигиеническое нормирование показателей микроклимата рабочих мест производственных помещений обеспечивает сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.

Нормирование показателей микроклимата производится с учетом интенсивности энергозатрат работающих, времени выполнения работы и периодов года.

Гигиенические нормативы учитывают сезоны года: холодный и теплый. Холодный период характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10° С и ниже, теплый выше + 10°С.

Нормативы рассматривают два уровня критериев:

- оптимальные условия микроклимата;

- допустимые условия микроклимата.

Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья. Оптимальные величины показателей микроклимата необходимо соблюдать на рабочих местах производственных помещений, на которых выполняются работы операторского типа, связанные с нервно - эмоциональным напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и др.) и в других случаях.

Метеорологические условия характеризуется сочетанием 4 параметров:

• температуры воздуха,

• атмосферного давления,

• относительной влажности,

• скорости движения воздуха.

Под микроклиматом производственных помещений обычно понимают сочетание иных 4 параметров:

• температуры воздуха,

• относительной влажности,

• скорости движения воздуха,

• теплового излучения от нагретых поверхностей.

а) Температуру воздуха в РФ чаще всего измеряют в ⁰С с помощью жидкостных (ртутных и спиртовых) или электронных термометров.

В некоторых странах в быту используют температурные шкалы Реомюра (t ⁰R) и Фаренгейта (t ⁰F), связь между которыми определяется соотношением:

t ⁰C = 1,25 t ⁰R = 5 (t ⁰F–32) / 9.

При проведении научных исследований температуру измеряют в международной системе (СИ) в градусах Кельвина: Т_K = t ⁰C+ 273,15 К; однако в США часто применяют термодинамическую шкалу Ранкина: T_R = 9T_K / 5.

б) Атмосферное давление чаще всего измеряют с помощью жидкостных (ртутных) барометров (от греч. тяжесть и измеряю) и барометров-анероидов (от греч. безводный, т.е. не содержащих жидкости).

Действие жидкостных, в том числе ртутных, барометров основано на уравновешивании атмосферного давления давлением столба жидкости, заключенной в барометрической трубке.

В анероиде датчиком давления служит запаянная металлическая коробка, внутри которой создано разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет через пружинку указательную стрелку.

В нашей стране атмосферное давление в быту измеряют в мм рт. ст. Нормальное давление составляет 760 мм рт. ст. Для перевода в СИ используют уравнение:

р₀ = 760 мм рт. ст. = ρgH = 13595▪9,8067▪0,76 = 1,013▪10⁵ Па = 1013 гПа,

где ρ – плотность ртути, g – ускорение свободного падения, Н – высота столба ртути.

В некоторых странах давление принято измерять в барах:

1 бар = 10⁵ Па = 750,064 мм рт. ст.

в) Атмосферный воздух содержит некоторое количество водяных паров. Вода океанов и рек испаряется, поднимаясь в верхние слои, там она конденсируется и выпадает в виде осадков (дождь, снег), но какая-то часть пара в воздухе всегда присутствует. Количество этих паров может меняться как по абсолютной величине, так и по степени насыщения, что характеризуется абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютная влажность – количество водяного пара находящегося в 1м³ воздуха, выраженное в килограммах. При малых значениях температуры абсолютная влажность численно равна упругости водяного пара, т. е. давлению, которое оказывал бы пар, если он один находился в атмосфере. Абсолютная влажность измеряется либо в мм рт. ст., либо в кг/м³.

Относительная влажность – это отношение абсолютной влажности к тому давлению паров, которое насыщает воздух при данной температуре.

Пусть – абсолютная влажность; – давление насыщенного пара (берется из таблиц), тогда относительная влажность:

, (1)

Комфортные для человека значения относительной влажности составляют примерно .

Из (1) следует, что:

(2)

Относительную влажность (%) измеряют с помощью гигрометров (от греч. влажный и измеряю) – приборов для определения абсолютной и относительной влажности воздуха.

Чувствительным элементом гигрометров служит человеческий волос или органическая (животная) пленка, обладающая свойством изменять длину в зависимости от содержания водяного пара в воздухе.

Для одновременного определения температуры и влажности воздуха используют психрометры (от греч. холодный и измеряю). Психрометр состоит из сухого и смоченного термометров. По разности показаний этих термометров с помощью специальных таблиц и графиков определяют абсолютную и относительную влажность воздуха.

г) Скорость движения воздуха (м/с) чаще всего измеряют с помощью чашечных и крыльчатых механических и электронных анемометров (от греч. ветер и измеряю) – приборов для измерения скорости ветра и газовых потоков.

д) тепловое излучение от нагретых поверхностей (Вт/м²) измеряют с помощью болометров (от греч. луч и измеряю) – приборов для измерения лучистой энергии.