Учебное пособие 2017

Уравнение теплового баланса человека определяется выражением:

К.П.Д. трудовой деятельности, показывающий долю метаболической теплопродукции, расходуемой организмом на выполнение внешней механической работы по перемещению грузов (в том числе и собственного тела); Qчя – явный тепловой поток, Вт; Qчскр – «скрытый

тепловой поток», Вт; Qчф – тепловой поток, передаваемый организмом в окружающую

среду при физиологических отправлениях, которые ввиду малости (2 %) и нестационарности, в расчетах теплонапряженности не учитывается.

Метаболическая теплопродукция, QчМ , Вт, рассчитывается по формуле:

среднему количеству теплоты, выделяющейся при окислении белков, жиров и углеводов в

теплоотдающей поверхности кожи соответственно одетого и обнаженного человека, м2; tч – средняя температура теплоотдающей поверхности человека, С ; tв – температура

окружающеговоздуха, С ; fк – относительная поверхность конвективного теплообмена

Средняя температура теплоотдающей поверхности человека пронимается равной: tч = tк – температура кожи (для обнаженного человека);

tч = tод – температура одежды (для одетого человека).

- 71 -

Научный журнал ВГТУ. Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура

Коэффициент теплоотдачи конвекцией к , Вт/(м2׺С), можно определить по

где tп – эффективная температура окружающей среды (помещения), ºС.

Эффективная температура помещения tп , температура теплоотдающей поверхности одежды, tод , и средний коэффициент лучисто-конвективного теплообмена, в , могут быть

определены путем расчета совместного лучисто-конвективного теплообмена с использованием следующих зависимостей:

где в – средний коэффициент лучисто-конвективного теплообмена человека с окружающей средой, Вт/(м2׺С); л – коэффициент лучистого теплообмена человека с окружающим воздухом, Вт/(м2׺С); tR – радиационная температура, С ; f л = Fчл / Fч – относительная поверхность лучистого теплообмена человека с окружающей средой, которая может быть принята равной от 0,85 до 0,95; Rод – сопротивление теплопередаче

одежды, (м2׺С)/Вт.

Тепловой поток, отводимый от человека за счет лучистого теплообмена с

где л , tR f л , tч , Fч – см. обозначения к формулам (11)…(14).

Тепловой поток, передаваемый в окружающую среду с паром, выдыхаемом при дыхании, Qчдых , Вт, определяется по формуле:

где iп = 2565 Дж/гвл – энтальпия насыщенного пара при температуре выдыхаемого воздуха,

организме количество кислорода, т.е. пошедшее на окисление белков, жиров и углеводов,

Обеспечение заданных параметров микроклимата в помещении при экономичном энергопотреблении достигается согласованными действиями проектировщиков, обслуживающего персонала, архитекторов и пользователей систем ОВК. От правильного понимания всех факторов, оказывающих влияние на микроклимат, зависит возможность его поддержания на оптимальном уровне.

Установлено, что ощущение комфорта людьми может формироваться под влиянием качества воздуха, уровня шума и других факторов, не связанных с тепловой обстановкой [9]. Качество воздуха в помещении воспринимается как более высокое при снижении температуры и относительной влажности, то есть при уменьшении энтальпии воздуха. Следовательно, можно предположить, что в помещениях с загрязненным воздухом людям желательно снижение температуры не в связи с тепловым комфортом, а для общего улучшения субъективного восприятия микроклимата помещения.

При проектировании систем комфортного кондиционирования воздуха для жилых помещений (квартиры, коттеджи, номера в гостиницах, каюты, кабинеты и так далее) и общественных административного назначения с постоянными рабочими местами (офисы, кабинеты и так далее) должна быть предусмотрена возможность достаточно широкого индивидуального регулирования параметров воздушной среды в помещении и подачи свежего наружного воздуха.

Заключение.

Установлена необходимость более глубокого исследования характера умственных и физических видов работ, создания соответствующих категорий тяжести (напряженности) трудового процесса и, самое главное, корректировки норм оптимальных параметров микроклимата в помещениях различного назначения.

При проектировании систем комфортного кондиционирования воздуха для общественных помещений массового кратковременного пребывания людей следует руководствоваться санитарно-гигиеническими нормами по микроклимату для «условного» человека.

Предлагаемая методика расчета «теплового напряжения» организма человека и оценки состояния микроклимата в помещении предназначена для более точного определения степени комфортности микроклимата в помещении с заданным родом деятельности конкретного человека. Она может быть применена как на этапе проектирования систем создания и обеспечения комфортных параметров микроклимата, так и с целью возможности изменения существующих параметров микроклимата на другие (например, смена рода деятельности при реконструкции здания и так далее) в диапазоне возможностей оборудования.

- 73 -

рост объемов хозяйственно-бытовых сточных вод, перегружающих рабочие процессы очистных сооружений;

возрастающая численность автотранспорта на душу населения;

застройка городских парковых зон;

стремительно увеличивающееся количество бытового мусора с крайне низкими показателями разложения и с содержанием химически опасных веществ;

невежественное отношение граждан к природоохранным территориям. Наибольший дисбаланс в экологическое равновесие вносят транспортные средства и

промышленные предприятия с морально устаревшим оборудованием. Проведенные авторами статистические исследования показали, что в 2016 году на территории Воронежской области производственную деятельность осуществляли более 40 крупных корпораций и компаний. Из них основной вклад по выбросам в атмосферный воздух вносят: Калачеевское и Писаревское линейное производственное управление магистральных газопроводов (ЛПУМГ), ООО «Газпром Трансгаз Волгоград», ОАО «Минудобрения» (г. Россошь), ООО «Придонхимстрой Известь» (г. Россошь), филиал ОАО «ТГК-4» «Воронежская региональная генерация» (г. Воронеж), ОАО «Воронежсинтезкаучук» (г. Воронеж), ОАО «Павловскгранит» (г. Павловск).

Поступление промышленных стоков на очистные сооружения и снижение вредных выбросов в атмосферу посредством различных аппаратов улавливания и фильтрации еще не является гарантированной минимизацией наносимого экологического ущерба [2, 3]. В настоящее время физическое состояние сооружений и устройств очистки, их производительность часто не соответствуют техническому регламенту для развивающегося производства, что в конечном итоге приводит к критическим сбросам, значительно ухудшающим экологическую обстановку [4, 5, 6]. Всего в области эксплуатируется 268 объектов очистки производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод, в том числе и 65 с искусственной биологической очисткой. Их общая мощность составляет 965 тыс. м3/сут. По структуре стоков объемом 251,02 млн. м3 за 2016 год поступило в поверхностные водные объекты: недостаточно очищенных – 121,62 млн. м3; нормативно-чистых – 129,40 млн. м3; ливневых вод – 0,53 млн. м3.

При 48,6 % выпусков, не соответствующих требуемым показателям по содержанию загрязнений, некоторые водоемные объекты попадают под угрозу экологического бедствия. Неблагоприятные с этой точки зрения районы выделены на карте Воронежской области, представленной на рис. 1. Несмотря на наличие очистных сооружений в г. Воронеже в зону риска входит Воронежское водохранилище. При проведении исследований выявлено интенсивное загрязнение донных отложений тяжелыми металлами, основными из которых являются свинец, хром, ванадий, ртуть.

Развитие промышленного сектора экономики неразрывно связано с расширением производственной деятельности предприятий химической отрасли. Синтезирование соединений нового поколения с уникальными свойствами будет увеличивать техногенное влияние на окружающую среду. Но и сейчас при безответственном отношении к отходам, имеющим в своем составе опасные вещества, нагрузка на полигоны захоронения неуклонно возрастает (рис. 2), загрязняя прилегающие к ним территории. Однако, несмотря на значительный рост вывозимого мусора различного происхождения (рис. 2), ежегодно возрастают объемы его переработки и нейтрализации: с 54,1 % в 2012 году до 67,7 % в 2016 году. Сведения о количестве отходов, образовавшихся на территории воронежской области в 2016 году, представлены на рис. 3.

Эффективность развития урбанизированных территорий Воронежской области во многом определяется уровнем их обеспеченности инфраструктурой, в том числе транспортной. Транспортная система города, осуществляя перевозки грузов и граждан, с одной стороны, позволяет решать многие социальные и экономические задачи, а с другой

–способствует формированию экологического риска для населения.

-77 -

Научный журнал ВГТУ. Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура

Рис. 1 – Карта-схема состояния очистных сооружений в районных центрах Воронежской области

Рис. 2 – Динамика образования, использования и обезвреживания отходов за период 2012-2016 гг., т/год

Рис. 3 – Сведения о количестве отходов по классам опасности, образовавшихся на территории Воронежской области в 2016 году

- 78 -

Действительно, характерное увеличение количества транспортных средств негативно влияет на воздушную среду городов, при этом наибольшее загрязнение – до 75 % – вызывает автомобильный транспорт.

Для улучшения текущей экологической ситуации и создания предпосылок формирования положительных тенденций в развитии экологической безопасности жизнедеятельности человека в крупных городах, актуальным становится анализ напряженности транспортных систем [3], который следует рассматривать в качестве основы поиска эффективных мер по разгрузке городских магистралей и снижению концентрации различных вредных веществ, поступающих с выхлопными газами (рис. 4).

Рис 4 – Загрязняющие вещества от выхлопных газов автотранспорта, в %

Указанное является лишь неполным, но существенно значимым перечнем причин, формирующим экологические риски и неблагоприятную среду обитания для жителей крупных городов. В качестве основных путей снижения их негативного воздействия на организм человека представляется целесообразным обозначить следующие:

совершенствование планировочных решений транспортной системы города –

устройство расширений не только на перекрестках, но и на «подходах» к ним, создание «карманов» для остановок общественного транспорта и мест для разворота автотранспорта, строительство внеуличных пешеходных переходов и др.;

повышение пропускной способности улично-дорожной сети – оптимизация режимов светофорного регулирования, разделение транспортных и пешеходных потоков, выделение полосы для общественного транспорта, реконструкция городских магистралей

идр.;

ограничение движения автотранспорта в городской черте – введение запретительных мер и штрафов, платных парковок, прежде всего, в центре города, создание объездных путей для транзитного легкового и грузового автотранспорта;

совершенствование системы управления дорожным движением – оптимизация маршрутной сети, создание и внедрение автоматизированных систем управления дорожным движением и др.

Предварительные оценочные расчеты показали, что предложенные меры позволят сократить нагрузку транспортной системы крупных городов в среднем на 15 … 20 %. Это, безусловно, будет способствовать уменьшению экологической угрозы для здоровья городских жителей от выбросов автотранспорта. В частности, содержание в воздухе главного компонента выхлопов двигателей внутреннего сгорания – окиси углерода – может снизиться на 27 %, соединений свинца – на 19 %, диоксида азота – на 29 %, бензапирена – на – 37 % (рис. 5).

Как видно из приведенных показателей (рис. 5), количественная оценка снижения выбросов по основным компонентам выхлопных газов имеет различные значения, так как мероприятия, направленные на снижение загруженности дорожной сети существенно изменяют состав проезжающих транспортных средств.

-79 -

Научный журнал ВГТУ. Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура

Рис. 5 – Прогнозируемое снижение содержания в воздухе вредных веществ от выбросов автотранспорта в результате реализации пассивных мероприятий по сокращению нагрузки транспортной

системы города

Одним из главных условий нормализации экологического баланса является наличие значительных территорий с лесными насаждениями, которые преимущественно выполняют природоохранные функции. Авторами проведен анализ ситуации с лесными насаждениями в Воронежской области. Общая площадь земель лесного фонда составляет 498,7 тыс. га с лесистостью 8,4 % и общим запасом древесины на корню 63,7 млн. м3. Леса, пригодные для эксплуатации, занимают площадь 255,7 тыс. га. Площадь земель лесного фонда с преобладанием хвойных пород составляет 103,3 тыс. га, твердолиственных – 184,8 тыс. га.

Современное состояние лесов в немалой степени обусловлено предшествующим ведением хозяйственной деятельности. За последние 30 лет переруб расчётной лесосеки составил около 1,4 млн. м3. При этом на ряде площадей не создано качественных лесных культур. Установлена полная гибель лесных культур на площади более 14 тыс. га, она обусловлена в основном климатическими факторами, недостаточным уходом и потравами их животными. Положение усложняется еще и пожарами, ежегодно происходит около 900 лесных пожаров и возгораний на площади более 216 га.

Все перечисленные причины, снижение экологической безопасности зон проживания, а также низкие показатели уровня жизни и медицинского обслуживания в совокупности влияют на состояние здоровья населения Воронежской области (рис. 6). Выявлено, что более 20 % заболеваний связано с негативным влиянием окружающей среды [3]. Для изменения ситуации необходима комплексная программа, направленная на решение как экологических проблем, так и на повышение уровня медицинской помощи.

Рассмотренные источники вредных поступлений в окружающую среду при фактическом нарастании интенсивности выбросов могут привести в отсутствии реализуемой программы по их снижению к критическому уровню загрязнения, предшествующему локальному экологическому бедствию [7, 8, 9].

На основании анализа совокупности доминирующих факторов загрязнений для повышения экологической безопасности в Воронежской области авторами предложены следующие направления надзорной деятельности:

1.Выявление мест расположения реперных точек с критическими показателями загрязнений для ежедневного контроля концентрации вредных веществ.

2.Проведение мониторинга экологической ситуации по итогам замеров в течение месяца с анализом причин возможного превышения фоновых значений.

3.Составление актов, подтверждающих нарушение экологической безопасности, для последующей официальной передачи руководству предприятий, вызвавших загрязнение. Контроль за исполнением программ по устранению причин выбросов вредных веществ, разработанных на основании представленных актов техническими отделами предприятий.

-80 -