2. Мікроклімат виробничого середовища та його значення

Вимоги до мікроклімату не поширюються на робочі місця в підземних і гірських виробках, у транспортних засобах, приміщеннях тваринницьких і птахівничих, для зберігання с/г продуктів, холодильниках і складах. Стандарт не поширюється на вимоги до повітря робочої зони при радіоактивному забрудненні.

Ви знаєте, що діяльність людини поділяється на фізичну і розумову, хоча зазвичай чіткої різниці між ними не можна встановити. Будь-яка трудова діяльність здійснюється у певних виробничих умовах, які поділяються на 4 класи.

Клас 1 — оптимальні умови праці, що характеризуються збереженням здоров’я працюючих і створенням передумов для високого рівня працездатності. Параметри мікроклімату і чинники трудового процесу знаходяться в оптимальних межах, несприятливі чинники або є відсутніми, або не перевищують рівні, прийняті в якості безпечних для населення.

Клас 2 — допустимі умови праці, за яких дотримуються встановлені гігієнічні нормативи для робочих місць, а можливі зміни функціонального стану організму відновлюються під час регламентованого відпочинку або до початку наступної зміни. Припустимі умови праці умовно належать до безпечних.

Клас 3 — шкідливі умови праці, за яких виробничі чинники перевищують гігієнічні нормативи і несприятливо діють на організм працівника.

Клас 4 — небезпечні (екстремальні) умови праці, що характеризуються такими умовами виробничих чинників, дія яких протягом робочої зміни або її частини створює загрозу для життя, високий ризик розвитку гострих професійних уражень, а також і тяжких форм.

Умови праці третього класу залежно від рівня перевищення гігієнічних нормативів і вираженості змін в організмі працівників поділяють на чотири ступені шкідливості:

ступінь 1 — відхилення рівнів шкідливих чинників від гігієнічних нормативів спричиняють функціональні зміни організму, що відновлюються за більш тривалого, ніж до початку наступної зміни, перериванні контакту зі шкідливими чинниками, і збільшують ризик пошкодження здоров’я;

ступінь 2 — рівні шкідливих чинників спричиняють стійкі функціональні зміни, що призводять зазвичай до збільшення виробничо зумовленої захворюваності: підвищення рівня захворюваності працівників, поява початкових ознак або легких форм професійних захворювань, що виникають після тривалої експозиції (15 років і більше);

ступінь 3 —дія шкідливих чинників зазвичай призводить до розвитку професійних хвороб легкого і середнього ступеню важкості, пов’язаних з втратою професійної працездатності, зростання хронічної (виробничо зумовленої патології), підвищений рівень захворюваності працівників.

ступінь 4 — умови праці, за яких можуть виникати важкі форми професійних захворювань з втратою загальної працездатності, значне зростання кількості хронічних захворювань працівників.

2. Повітряне середовище виробничих приміщень

Для нормальної життєдіяльності людини важливим є забезпечення нормальних метеорологічних умов у виробничих приміщеннях, котрі суттєво впливають на самопочуття людини.

В поняття «метеорологічні умови», або «мікроклімат», виробничих приміщень входять ті фізичні фактори виробничого середовища, які впливають на тепловий стан організму і котрі необхідно постійно контролювати. Це температура, вологість, швидкість руху повітря, барометричний тиск і теплове випромінювання. Від стану виробничого середовища залежить самопочуття і здоров'я людини.

Атмосферне повітря складається з суміші азоту (78,08 %), кисню (20,95 %), аргону (0,93 %), вуглекислоти (0,03 %) і дуже незначної кількості інших газів (всього 0,01 %). Крім того, атмосферне повітря має домішки органічного і неорганічного походження, а також воду у всіх станах.

Якщо кількість кисню в повітрі зменшиться до 12 %, то утруднюється дихання. В таких умовах людина напружує дихальний апарат, дихає частіше; такий стан людина витримує до 0,5 години. Отже, оздоровлення повітряного середовища виробничих приміщень - одна з основних проблем життєдіяльності людини.

Повітря треба розглядати як середовище, що постійно приймає тепло, яке виділяє людський організм. Величина тепловиділення організмом людини залежить від ступеня фізичної напруги в даних кліматичних умовах і складає від 85 (стан спокою) до 500 Дж/с (важка робота). Для нормального проходження фізіологічного процесу в організмі людини теплота, яка виділяється організмом людини, повинна повністю відводитися в середовище. Нормальне теплове самопочуття буде тоді, коли тепловиділення організмом людини повністю поглинається навколишнім середовищем, при цьому температура внутрішніх органів постійна на рівні 36,6 °С. Завдяки властивостям людського організму (гомеостазу) збігається температура тіла, незважаючи на значні зміни метеорологічних умов за рахунок постійної роботи механізму терморегуляції, котрий пов'язаний з діяльністю нервових центрів.

Таблиця 1. Кількість тепла і вологи, які виділяються однією людиною

Робота, яка виконується	Тепло, Вт				Волога , г/м
	повне		дійсне		при 10оС	при 15 оС
	при 10°С	при 35°С	при 10°С	при 15°С
У стані спокою	160	93	140	2	30	115
Фізична Легка	180	145	150	5	40	200
Середньої Важкості	215	195	165	5	70	280
Важка	290	290	195	10	135	415

Вивчення мікроклімату в цехах металургійних заводів показало, що близько 30-40% теплоти, яку потребує технологія виробництва, надходить у повітря виробничих приміщень. Саме тому, а також у зв’язку з тим, що повне видалення тепло надлишків, особливо у літній період, утруднене, може спостерігатись значне нагрівання повітря в робочій зоні, досягаючи влітку 30-40С і вище. Деякі короткочасні трудові операції виконуються при температурі повітря 60-90С та більше. Висока температура повітря в робочих приміщеннях може бути зумовлена характером технологічного процесу. Наприклад, на цукрових заводах при сушінні рафінаду температуру повітря відповідно до технології підтримують не нижче 42С.

Висока температура повітря на деяких виробництвах поєднується з високою вологістю та інтенсивним інфрачервоним випромінюванням. Наприклад, у вугільних шахтах на глибині нижче від 800 м температура повітря досягає 30-38С за відносної вологості 89-95%, нижче 2000 м – 42-50С за такого самого рівня вологості. На робочих місцях в доменному, мартенівському та прокатному цехах температура повітря у літній період досягає 32-40С, поверхнева густина потоку випромінювання коливається у межах 7000-12560 Вт∙м².

Таким чином, причинами високої температури повітря на робочих місцях у різних виробництвах є : нагрівання повітря в результаті контакту з технологічним обладнанням, призначеним для плавлення, нагрівання, сушіння, випалу різних матеріалів; зіткнення з нагрітими до високої температури виробами та оброблюваними матеріалами (розплавлені метали, шлак, прокат чорних та кольорових металів тощо); теплота, що утворюється при екзотермічних хімічних реакціях і виділяється крізь нещільності в обладнанні, трубопроводах у вигляді гарячої пари, нагрітих газів або утворюється в результаті перетворення електричної та механічної енергії; нагрівання повітря до температури гірничої маси в глибоких підземних виробках (вугільна, гірничорудна промисловість).

Низькі температури повітря зустрічаються у приміщеннях, де це зумовлено характером технологічного процесу (холодильні камери, текстильне виробництво тощо), або в холодну пору року при відсутності опалення. При виконанні робіт на відкритому повітрі метеорологічні умови на робочих місцях залежать від кліматопогодних умов даної місцевості.

Терморегуляцією називається комплекс фізіологічних процесів організму, які спрямовані на підтримання температури тіла на більш-менш сталому рівні незалежно від навколишнього середовища.

П ри температурі повітря в межах від 15 до 25 °С теплопродукція організму знаходиться приблизно на постійному рівні (зона спокою). Коли відбувається зниження температури повітря, теплопродукція підвищується, в першу чергу, за рахунок роботи м'язів і активного обміну речовин. А при підвищенні температури повітря підвищується процес тепловіддачі. Віддача кількості тепла організмом людини в середовище залежить від споживання людиною кисню, відповідно до інтенсивності виробничої діяльності. В стані спокою людина споживає протягом 1 хв. 0,2...0,25 л кисню, при виконанні роботи середньої важкості - від 0,5 до 1,0 л, а при важкій роботі - до 1,4 л. Слід мати на увазі, що такої кількості кисню при особливо інтенсивній роботі може бути замало і виникає кисневий голод.

Рис. Вплив температури повітря на продуктивність праці

Перегрівання організму відбувається за умов надлишкового конвективного випромінювання тепла нагрітих поверхонь. Розрізняють дві фази перегрівання. Перша - фізіологічна, при котрій вступають в активну реакцію пристосувальні функції організму: активізується робота серцево-судинної та дихальної систем, інтенсивне потовиділення - сягає 5 л за зміну. З потом втрачається велика кількість мінеральних солей та вітамінів.

Дослідженнями встановлено, що в кінці 5-ти годинного перебування в зоні з температурою повітря більше 31 °С і вологості 80...90 % працездатність падає до 62 %. Значно падає сила в м'язах рук (на 30...40%), приблизно удвічі погіршується координація рухів рук. Продуктивність праці падає пропорційно метеорологічним умовам.

Охолодження організму можливе найчастіше в зимовий і перехідний періоди року при виконанні робіт на відкритому повітрі, або робіт, які проводяться в неопалюваних виробничих і складських приміщеннях. Тривала дія низької температури може викликати різні небажані зміни в організмі людини. Охолодження пов'язане зі значними тепловиділеннями через кінцівки рук і ніг. На охолодження впливає вологість і швидкість руху повітря. Розрізняють охолодження загальне і місцеве.

Загальне і місцеве охолодження організму є причиною різних захворювань: міозітів, невритів, радикулітів тощо, а також загальних та інфекційних захворювань. Будь-який ступінь охолодження характеризується зниженням частоти серцебиття і гальмує діяльність кори головного мозку, що суттєво впливає на працездатність людини. Місцеве переохолодження може настати навіть при температурі вище 0 °С. Наприклад, при тривалому охолодженні ніг в гумовому взутті водою, температура якої 8 °С, а також внаслідок потіння ніг в гумових чоботах за таких самих температур.

Вологість повітря. Ступінь вологості повітря в робочій зоні певною мірою визначається технологічним процесом, що підвищує її іноді до дуже високого рівня (більше ніж 75% відносної вологості) або знижує.

Джерелами масивного виділення на виробництві є різні гідропроцеси, які проводяться у недостатньо герметичній або зовсім розкритій апаратурі, обводнені підземні виробки у гірничо видобувній промисловості тощо. Гідро процеси зустрічаються практично в усіх галузях промисловості, але в одних галузях, наприклад при гідро видобуванні корисних копалин, в целюлозно-паперовому виробництві, гідрометалургії, вони становлять основу технології, в інших (машинобудуванні, радіотехнічній, текстильній промисловості) обмежені окремими цехами або ділянками. У деяких виробництвах на окремих ділянках висока вологість повітря підтримується штучно шляхом застосування зволожувальних установок (прядильні та ткацькі цехи).

У зв’язку з обмеженою можливістю сприймати додаткову вологу, повітря в цехах з високою відносною вологістю при зниженні температури швидко насичується до 100% з утворенням туману та конденсацією пари.

У деяких галузях промисловості вологість повітря у робочій зоні може бути заниженою. Це спостерігається у тих випадках, коли у виробничі приміщення надходить повітря з низькою абсолютною вологістю, а потужні джерела виділення теплоти сприяють подальшому висушуванню його. Наприклад, в металургійних цехах відносна вологість повітря може знижуватися до 20% і нижче, що викликає неприємне відчуття сухості у верхніх дихальних шляхах.

Вологість повітря визначається ступенем його насиченості водяною парою. Маємо такі основні параметри вологого повітря.

Абсолютна вологість - це маса водяної пари в одиниці об'єму вологого повітря, тобто густина водяної пари у повітрі, кг/м³:

ρ_n=P_n/(R_n∙T),

або ρn=m_п/V,

де Р_п - стан пари, що залежить від тиску і температури; R_п- газова стала пари, яка виражає роботу розширення 1 кг пари за сталого тиску R = 461,58 Дж/кг °С; Т- абсолютна температура, К.

Вологовміст повітря – це маса водяної пари (кг), що міститься у вологому повітрі і приходиться на 1 кг абсолютно сухого повітря, кг/кг. сух. повітря:

х = m_п/m _с.п = ρ_n/ ρ_c.п,

де m_п і m_с.п – маса водяної пари і абсолютно сухого повітря в певному об'ємі вологого повітря.

Відносна вологість повітря - або степінь насичення повітря φ - відношення абсолютної вологості повітря за даних умов, температури і загального барометричного тиску до максимально-можливої маси водяної пари в 1м³ повітря ρ_н (густини насиченої пари) за тих самих умов, %:

φ = ρ_n/ρ_н або φ = р_n/р_н,

де Р - загальний тиск парогазової суміші.

Вологість повітря суттєво впливає на терморегуляцію людського організму. Підвищення відносної вологості повітря у виробничому приміщенні (75...85 %) ускладнює терморегуляцію, зменшує тепловиділення організмом. Фізіологічно оптимальною є відносна вологість в межах 40...60%.

За санітарними нормами проектування промислових підприємств СН 245-71 і ГОСТ 12.1.005-86 залежно від характеру виконуваних робіт найбільш сприятливими для людського організму є: відносна вологість 60...50% - за температури 18...22 °С; не більше 55 % - за температури 28°С; не більше 60 % - за температури 27 °С; не більше 65 % - за температури 26 °С; не більше 70% - за температури 25 °С; не більше 75 % - за температури 24 °С і нижче.

Швидкість руху повітря. Основними причинами руху повітря у виробничих приміщеннях є: 1) конвекційні потоки повітря, що виникають внаслідок контакту з високо нагрітим технологічним обладнанням та матеріалами (розплавлений метал, гарячий прокат); 2) інтенсивний повітрообмін через транспортні прорізи (ворота, двері), припливні отвори вентиляційних систем, аераційні ліхтарі, вікна внаслідок різної температури повітря усередині виробничих приміщень та підземних гірничих виробках; 4) повітряні потоки, створювані частинами машин та обладнання, які рухаються тощо.

Швидкість руху повітря на робочих місцях коливається у значних межах – від 0,09 до 5 м/с і більше, залежно від характеру технологічного процесу, природної та штучної вентиляції, архітектурно-планувальних рішень виробничих приміщень тощо. Під час роботи поза виробничими приміщеннями велике значення має природний рух повітря (вітер), особливо у поєднанні з низькою температурою (високі широти, Антарктида).

Рух повітря є важливим фактором, який суттєво впливає на комфортні умови для життєдіяльності людини. Швидкість руху повітря залежно від його температури може впливати по-різному на людину. За високих температур повітря його рух забезпечує нормальне самопочуття людини, а за відсутності руху стан організму погіршується, що може викликати тепловий удар. Людина здатна відчувати рух повітря за його швидкості 0,1 м/с. Залежно від характеру виконуваних робіт, температури, вологості допускається швидкість руху повітря в межах 0,3...0,5 м/с і не повинна перевищувати 1,0... 1,5 м/с.

Різні фактори мікроклімату виробничих приміщень створюють комплекси метеорологічних умов, на основі яких можна виділити такі види виробничого мікроклімату:

1. Нагрівний мікроклімат (основні цехи чорної та кольорової металургії, ливарні, ковальські, термічні цехи машинобудівного виробництва тощо).

2. Охолоджувальний мікроклімат (будівельні та монтажні роботи на відкритому повітрі, відкрите добування корисних копалин, лісорозробки взимку, холодні цехи).

3. Перемінно-охолоджувальний та перемінно-нагрівний мікроклімат (доменне виробництво узимку, ливарні цехи).

4. Помірний (сприятливий) мікроклімат (цехи холодної обробки металів у машинобудуванні, складання та монтаж апаратури тощо).

Інша класифікація мікроклімату виробничих приміщень:

1. Мікроклімат гарячих цехів:

а) з переважанням випромінювального тепла;

б) з переважанням конвекційного тепла.

2. Мікроклімат холодних цехів:

а) холодний мікроклімат, який підтримується штучно;

б) мікроклімат неопалюваних приміщень (до нього умовно належить мікроклімат відкритої атмосфери у холодну пору року).

3. Мікроклімат з різко вираженими коливаннями (перепадами) основних його елементів на місцях перебування робітників.

4. Мікроклімат, створюваний системами опалення, вентиляції та кондиціонування.

При значному русі та низькій температурі повітря організм втрачає теплоту, в основому, за рахунок конвекції. Так, якщо при температурі повітря 25С та швидкості його руху 0,25 м/м тепловіддача випромінюванням дорівнює 39%, а конвекцією – 61%, то за такої самої швидкості вітру, але за температури 40С вона відповідно становить 22% і 78%. При збільшенні рухливості повітря до 25 м/с і тієї самої температури (40С) тепловіддача випромінюванням не перевищує 3%, а конвекцією досягає 97%.

Отже, температура, вологість і швидкість руху повітря є факторами, що комплексно впливають на самопочуття людини.

Завдання на самопідготовку.