Тема 6: «Обеспечение комфортных условий для трудовой деятельности. Микроклимат помещений»

Метеорологические условия, или микроклимат, в производственных условиях определяется разными параметрами:

1)температурой воздуха (°С);

2) относительной влажностью φ (%);

3) скоростью движения воздуха на рабочем месте V(м/с);

4) интенсивностью излучения Е, Вт/м2;

5) интенсивность теплового облучения от нагретых поверхностей оборудования и открытых источников J, Вт/м2.

В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 и Сан ПиН 9-80 РБ 98 параметры устанавливаем для рабочей зоны в зависимости от категории тяжести выполняемой работы.

Чтобы создать в производственных помещениях нормальные метеорологические условия, необходимо правильно спроектировать и надлежащим образом эксплуатировать вентиляционную систему (ГОСТ 12.4.021-75 и СНБ 2.04.05-98) например, в помещении проводится естественная вентиляция (проветривание). Проветривание помещений проводят, открывая форточки и фрамуги в окнах и световых фонарях: это периодически действующая естественная вентиляция. Воздухообмен в холодный период года допускается не более одного раза в час. При этом нужно следить, чтобы не было снижения температуры воздуха внутри помещения ниже допустимой, туманообразования и конденсации водяных паров на поверхности стен, покрытий остекления. Правильно выполненное освещение обеспечивает возможность нормальной производственной деятельности. От освещения зависят также производительность труда и качество выпускаемой продукции. Рабочие зоны освещаются в такой, чтобы рабочий имел возможность хорошо видеть объект, не напрягая зрение и не наклоняясь для этого к нему. Необходимо так же обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, то есть должны отсутствовать резкие тени, а величина освещения должна быть постоянной по времени, и необходимо так же защищать глаза рабочего от прямых лучей источников света.

Освещенность, в зависимости от вида источника, оценивается по-разному.

Для естественного освещения регламентирован коэффициент естественной освещенности (КЕО, %); для искусственного - наименьшая освещенность на рабочих поверхностях в производственных помещениях, лк.

Важное значение в обеспечении комфортных условий играет механизм теплообмена человека и окружающей среды.

6.1: «Механизмы теплообмена между человеком и окружающей средой»

Человек постоянно находится в состоянии обмена теплотой с окружающей средой.

Наилучшее тепловое самочувствие человека будет тогда, когда тепловыделения (Q_TB) организма человека полностью отдаются окружающей среде (Qтo), т. е. имеет место тепловой баланс Q_TB = Qтo. Превышение тепловыделения организма над теплоотдачей в окружающую среду (Q_TB>Qro) приводит к нагреву организма и к повышению его температуры - человеку становится жарко. Наоборот, превышение теплоотдачи над тепловыделением (Q_TO>Q_TO) приводит к охлаждению организма и к снижению его температуры - человеку становится холодно.

Средняя температура тела человека - 36,5°С. Даже незначительные отклонения от этой температуры в ту или другую сторону приводят к ухудшения самочувствия человека.

Т епловыделения (Q_TB) организма определяются прежде всего тяжестью и напряженностью выполняемой человеком работы, в основном величиной мышечной нагрузки.

Параметрами микроклимата, при которых выполняет работу человек и от которых зависит теплообмен между организмом человека и окружающей средой, являются в том числе температура окружающей среды (toc), скорость движения воздуха (Ue ) и влажность (относительная) воздуха (φе). И это можно пояснить схемой.

Передача теплоты осуществляется за счет теплопроводности (Q_Т). Теплота может передаваться только от тела с более высокой температурой к телу с менее высокой температурой. Интенсивность отдачи теплоты зависит от разности температур тел (в нашем случае - это температура тела человека и температура окружающих человека предметов и воздуха) и теплоизолирующих свойств одежды.

Т. к. температура тела человека относительно величины 36,5 °С варьируется в небольшом диапазоне, то изменение отдачи теплоты от человека происходит в основном за счет изменения температуры окружающей человека среды.

Если температура воздуха или окружающих человека предметов выше температуры 36,5 °С, происходит не отдача теплоты от человека, а наоборот его нагрев. Поэтому при нахождении человека у нагревательных приборов или горячего производственного оборудования теплота от них передается человеку, и происходит нагрев тела.

Одежда человека обладает теплоизолирующими свойствами и таким образом регулировать теплообмен человека с °С можно за счет температуры °С и выбора одежды с разными теплоизолирующими свойствами.

Передача теплоты осуществляется также за счет конвективного теплообмена (Qк), то есть воздух, находящийся вблизи теплого предмета, нагревается. Нагретый воздух имеет меньшую плотность и, как более легкий, поднимается вверх, а его место занимает более холодный воздух окружающей среды.

Явление обмена порций воздуха за счет разности плотностей теплого и холодного воздуха называется естественной конвекцией.

Если теплый предмет обдувать холодным воздухом, то процесс замены более теплых слоев воздуха у предмета на более холодные ускоряется. В этом случае у нагретого предмета будет находиться более холодный воздух, разность температур между нагретым предметом и окружающим воздухом будет больше, и, как мы уже выяснили раньше, интенсивность отдачи тепла от предмета окружающему воздуху возрастет. Это явление называется вынужденной конвекцией.

Таким образом, регулировать теплообмен между человеком и окружающей средой можно изменением скорости движения воздуха.

Еще одним механизмом передачи теплоты от человека окружающей среде является испарение. Если человек потеет, на его коже появляются капельки воды, которые испаряются, и вода из жидкого состояния переходит в парообразное. Этот процесс сопровождается затратами энергии (Qи) на испарение и в результате охлаждением организма.

Интенсивность испарения, а следовательно, и величина отдачи тепла от организма, окружающей среде зависит от разных событий, а именно: во-первых от температуры окружающей среды - чем выше температура, тем выше интенсивность испарения; во-вторых, от влажности воздуха - чем выше влажность, тем меньше интенсивность испарения. Для каждой температуры воздуха характерно максимальное количество воды, которое может находиться в единице объема воздуха в парообразном состоянии.

Проиллюстрировать это явление поможет простейший эксперимент. Налить в небольшую бутылку воды, опустить в нее термометр, обернуть, бутылку мокрой тряпкой и поставить ее на солнце. Следить за показаниями термометра. Температура воды в бутылке начнет понижаться.

Если бутылка не будет завернута в мокрую тряпку, температура будет повышаться. Это говорит о том, что тепловая энергия расходуется на испарение воды из тряпки.

Этим простейшим приемом можно пользоваться в том случае, если в жаркую погоду захочется попить охлажденной воды. Охлаждением за счет испарения объясняется также то, что в жаркую солнечную погоду не рекомендуется поливать растения, особенно чувствительные к температуре. За счет интенсивного испарения вегетативные части растений могут охладиться до недопустимых температур.

Обычно влажность воздуха измеряют величиной относительной влажности (φ), выраженной в процентах. Например, относительная влажность φ= 70 % означает, что в воздухе воды в парообразном состоянии находится 70 % от максимально возможного количества. Относительная влажность 100 % означает, что воздух насыщен водяными парами и в такой среде испарение происходить не может.

Таким образом, ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ - это отношение массы водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха, к массе водяного пара, содержащегося в насыщенном водяными парами воздухе (предельной массе водяного пара, которая может содержаться в воздухе при данной температуре).

Интенсивность испарения возрастает при увеличении скорости движения воздуха. Это объясняется теми же причинами, что и увеличение теплообмена при вынужденной конвекции. Слои воздуха, находящиеся вблизи тела человека и насыщенные водяными парами, за счет движения воздуха удаляются и заменяются более сухими порциями воздуха, при этом возрастает интенсивность испарения.

Следующим механизмом отдачи теплоты от человека окружающей среде является теплота выдыхаемого воздуха. В процессе дыхания воздух окружающей среды, попадая в легкие человека, нагревается и одновременно насыщается водяными парами. Таким образом, теплота выводится из организма человека С выдыхаемым воздухом (QB).

Другим механизмом теплообмена между человеком и окружающими предметами является

Излучение (Qиз). Тепловая энергия, превращаясь на поверхности горячего тела в лучистую (электромагнитную волну) - инфракрасное излучение, передается на другую - холодную поверхность, где вновь превращается в тепловую. Лучистый поток тем больше, чем больше разница температур человека и окружающих предметов. Причем лучистый поток может исходить от человека, если температура окружающих предметов ниже температуры человека и наоборот, если окружающие предметы более нагреты. Таким образом, теплообмен между человеком и окружающей средой в сумме осуществляется за счет теплопроводности (Q_T), конвективного теплообмена (Q_К), испарения (Qи), выдыхания теплого воздуха (Qв), излучения (Qиз).

Направление тепловых потоков Qи, Qк, Qиз может быть от человека к окружающим человека воздуху и предметам и наоборот, в зависимости от того, что выше - температура тела человека или окружающего воздуха и окружающих его тел. Схема направления тепловых потоков: Qв - выдыхание теплового воздуха; Qи- испарение; Quз- излучение; Q_K- конвективный теплообмен; Qт - теплопроводность.