Л 15 МетеоролУсловия и безоп 2013

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

Пониженное атмосферное давление представляет опасность для человека из-за понижения парциального давления кислорода и «хрупкости» костей, особенно «полых».

Снижение парциального давления кислорода в артериальной крови приводит к развитию гипервентиляции, наступает гипокапния, играющая существенную роль в патогенезе высотной болезни, так как может стать причиной нарушения регуляции кровообращения и дыхания. Обеднение крови углекислотой вызывает сдвиг кислотно-щелочного состояния в сторону алкалоза и способствует накоплению в организме недоокисленных продуктов. В дальнейшем при значительном дефиците кислорода в артериальной крови на фоне адаптивных реакций изменяется деятельность ЦНС и других органов, а также видов обмена веществ.

Дополнительными противопоказаниями для постоянной работы в условиях пониженной температуры являются следующие:

заболевания опорно-двигательного аппарата с нарушением

функции;

хронические заболевания нервной периферической системы;

облитерирующий эндартериит, болезнь Рейно, ангиоспазмы периферических сосудов;

выраженное варикозное расширение вен, тромбофлебит;

хронические, часто рецидивирующие воспалительные заболевания верхних дыхательных путей.

1.3Значение воздействия изменения влажности на организм человека

Влажность воздуха зависит от содержания водяных паров и характеризуется абсолютной, максимальной и относительной влажностью, а также дефицитом насыщения.

Абсолютная влажность – упругость водяных паров, находящихся в рассматриваемый момент в воздухе или количество водяных паров в граммах, содержащихся в 1 м3 воздуха в момент исследования при температуре влажного термометра психрометра Августа. Абсолютная влажность выражается в мм рт.ст. или Па.

Максимальная влажность – упругость водяных паров при полном насыщении воздуха влагой при определѐнной температуре сухого термометра психрометра Августа или количество водяных паров в граммах, содержащихся в 1 м3 воздуха при той же температуре. Максимальная влажность зависит от температуры и с еѐ повышением требуется больше водяных паров для полного насыщения воздуха.

Абсолютную и максимальную влажность определяют с помощью приборов, называемых психрометрами, которые имеют два термометра «сухой» и «влажный».

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

Психрометры бывают двух типов: станционные (Августа) и более совершенные аспирационные (Ассмана) с защитой от лучистого тепла и вентилятором для обдува термометров.

Относительная влажность представляет собой отношение значений абсолютной и максимальной влажности, выраженное в процентах.

Относительная влажность определяется гигрометрами и гигрографами

– самопишущими приборами для непрерывной регистрации изменений значений относительной влажности в течение длительного периода времени.

1. Значения относительной влажности дают возможность сравнения показаний гигрометров – приборов, измеряющих влажность воздуха, и нормированных величин, приведенных в СанПиН 2.2.4.548-96.

Дефицит насыщения (физиологический) – разность между значениями влажности воздуха при температуре 37 °С (температура тела человека) и абсолютной в момент исследования. Он указывает, сколько граммов воды может извлечь из организма человека 1 м3 выдыхаемого им воздуха.

D Fмакс F,

где Fмакс – максимальная влажность производственного помещения, %; F – абсолютная влажность производственного помещения, %.

Дефицит насыщения относится к одному из важных экологических параметров, так как характеризует сразу два параметра – влажность и температуру.

Чем выше дефицит насыщения, тем суше и теплее, и наоборот, чем выше температура, тем выше влажность воздуха, но при конкретной рассматриваемой температуре влажность воздуха стремится к предельному значению.

Важной характеристикой влажности воздуха является и такое понятие, как точка росы.

Точка росы характеризуется температурой, при которой воздух становится насыщенным водяными парами, переходящими в капельножидкое состояние – появление росы. Точку росы определяют по абсолютной влажности. Зная точку росы, можно графически определить парциальное давление водяного пара, а, следовательно, и относительную влажность. Кроме того, точка росы позволяет классифицировать помещения по влажности (нормальные (до появления точки росы), влажные (с появлением точки росы) и сырые, когда капелька жидкости изменяет стабильное состояние)

Гигиеническое значение влажности воздуха определяется, главным образом, влиянием на тепловой обмен организма, а также рядом специфических требований к технологическим процессам.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

При температуре воздуха, близкой к температуре тела человека (t = 3637) °С, отдача тепла теплоотделением почти прекращается (Qт ≈ 0) и осуществляется только за счет испарения. Это возможно лишь при низкой влажности воздуха.

При высокой влажности воздуха затрудняется отдача тепла и путѐм испарения (Qисп. ≈ 0) вследствие чего может произойти перегревание организма.

Высокая влажность воздуха в сочетании с низкой температурой способствует отдаче тепла за счѐт конвекции и излучения, что может привести к ознобу или даже переохлаждению организма и возникновению простудных заболеваний.

Точка росы позволяет разделить производственные помещения по влажности – сухие, влажные, а при движении капли жидкости или еѐ падении

– сырые, а следовательно обеспечить правильный выбор электрооборудования и электрических сетей по влажности помещений.

1.3.1 Определение абсолютной и максимальной влажности по психрометру без обдува термометров

Абсолютная или максимальная влажность по значениям температуры «влажного» и сухого» термометров без их обдува можно вычислить по уравнению:

где f – упругость водяных паров при температуре t2 влажного термометра, мм рт.ст.;

α – психрометрический коэффициент, зависящий от скорости движения массы воздуха на рабочем месте;

t1 и t2 – показания «сухого» и «влажного» термометров, ˚С; B – барометрическое давление, мм. рт.ст.

1.3.2 Определение абсолютной и максимальной влажности по психрометру с обдувом термометров

Абсолютная или максимальная влажность по значениям температуры «влажного» и сухого» термометров с их обдувом можно вычислить по зависимости:

где f’ – то же, что и в выражении (1.2);

t’1 и t’2 – аналогично таким же значениям в уравнении (1.2), замеренным после трѐх - четырѐх минут работы вентилятора, 0С;

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

0,5 – постоянный психрометрический коэффициент для психрометра определѐнного типа;

755 – среднее барометрическое давление, мм рт.ст.

Значения относительной влажности рассчитываются по найденным значениям абсолютной и максимальной влажности:

R 100,% (1.3),

A

F

где F – максимальная влажность при температуре «сухого» термометра, мм рт.ст.

Для закрытых помещений без вентиляции, в которых скорость движения массы воздуха не превышает 0,2 м / с относительную влажность определяют по соответствующим таблицам (например, табл. 3 [6]) в зависимости от показаний психрометра Августа.

В помещениях с принудительной вентиляцией, в которых скорость движения воздуха превышает 0,2 м / с относительная влажность вычисляется по таблицам в соответствии с показаниями аспирационного психрометра Ассмана (табл. 4 [7]).

1.4 Влияние изменения скорости движения воздуха на организм человека

Обдув потоком воздуха тела человека как одного из физических параметров производственной среды по воздействию на него играет, пожалуй, одно из ключевых значений. Такое воздействие потока воздуха зависит от его скорости и направленности движения, а также площади открытых частей тела (по площади) человека.

В метрологии направление движения ветра определяется страной света, откуда дует ветер, и обозначается румбами. Существует четыре главных (по частям света) и столько же промежуточных румба, находящихся между главными румбами.

Большое гигиеническое значение имеет частота ветров (повторяемость), значение которой позволяет правильно решить о строительстве промышленных предприятий с учѐтом ветровой нагрузки на строительные конструкции.

Частота ветров, изображѐнная графически, называется розой ветров. Обдув воздухом тела человека способствует отдаче тепла организмом

за счѐт теплоотделения (Qт), конвекции (Qк) и радиации (Qисл) (см. уравнение 1.1) при температуре воздуха рабочей зоны ниже нормативных значений (tр .з < tнорм) и путѐм испарения (Qисп) при превышении над нормативными значениями (tр. з > tнорм) и высоком значении относительной влажности R (зависимость 1.3).

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

Усиление отдачи тепла зимой способствует охлаждению организма, а летом в жаркий период, наоборот, освобождает его от излишков тепла, тем самым, улучшая самочувствие человека.

1.4.1 Косвенный метод определения скорости движения воздуха

Направление ветра определяется флюгером, а его скорость при больших значениях (> 1 м / с) анемометрами чашечными или крыльчатыми, которые снабжаются тарировочными графиками. При малых скоростях движения воздуха (< 1 м / с) – кататермометрами – спиртовыми термометрами с цилиндрическими или шаровыми резервуарами.

Для измерения скорости движения воздуха резервуар кататермометра погружают в горячую воду с температурой (60-80) °С и держат его в ней до тех пор, пока спирт не заполнит примерно половину расширения капилляра. После этого резервуар насухо вытирают, и прибор подвешивают в месте замера движения воздуха.

Вследствие охлаждения кататермометра спирт из расширения капилляра переходит в резервуар. По секундомеру определяют время, за которое температура изменится от 38 до 35 °С (исследования повторяют несколько раз и определяют среднее значение времени).

Каждый прибор за время опускания столбика спирта с 38 до 35 °С теряет с 1 см2 поверхности резервуара определѐнное количество тепла, постоянное для прибора. Эта величина носит название фактора и обозначается буквой F, указываемой на тыльной стороне прибора (в милликалориях).

Время T, в течение которого кататермометр потеряет это количество тепла, зависит от температуры и скорости движения воздуха, т.е. от охлаждающей способности:

Определив охлаждающую способность, вычисляют скорость движения воздуха в помещении:

где Q – разность между средней температурой кататермометра (36,5 ˚С) и температурой окружающего воздуха;

0,2 и 0,4 – эмпирические коэффициенты.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

Шаровой кататермометр более совершенный прибор. Он имеет температурную шкалу от 33 до 40 °С.

Если определяется время охлаждения кататермометра от 40 до 33 °С, расчѐт охлаждающей способности воздуха выполняется по уравнению:

H' Ф' (Q1 Q2) ,

T

где Ф = F / 3 – константа прибора;

(Q1 – Q2) – разность между верхним и нижним показаниями температуры кататермометра, °С.

Скорость движения воздуха в производственном помещении можно определять по уравнению (1.5), если охлаждающая способность воздуха H вычислена по зависимости (1.4), или из выражения:

а также соответствующих таблиц по вычисленному значению H' / Q. Найденное значение скорости (уравнение 1.5) движения воздуха

производственной среды сравнивают с нормативными значениями, приведенными в СанПиН 2.2.4.546-96.

1.5 Профилактические мероприятия по снижению влияния микроклиматических условий, неадекватных нормам

1.5.1 Тренировка дыхательной системы человека

Рабочие горячих профессий должны в профилактических целях обязательно тренировать дыхательную систему. Это необходимое условие для активизирования дыхательных процессов и повышения терморегуляторных реакций организма по отношению к высокой температуре тела человека.

Система тренировки относится к профилактическим мероприятиям по снижению влияния повышенной температуры на организм, а также расширению сферы самозащищѐнности организма и состоит в следующем.

Ежедневно: днѐм и вечером выполняется упражнение на задержку дыхания. Затем добавляют физическую нагрузку – бег на месте. Занимаются ежедневно в течение двух месяцев.

Исследования медиков показали, что люди, занимающиеся по этой методике, в разогретой до 70 °С атмосфере дышали значительно спокойнее, температура кожи была сравнительно ниже, частота пульса возрастала не

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

столь заметно по сравнению с контрольной группой людей, не проходивших такой тренировки.

1.5.2 Тренировка системы терморегуляции

Разработана методика тренировки системы терморегуляции так называемым пульсирующим микроклиматом. Суть таких тренировок состоит в том, что температура в помещении изменяется за определѐнное время на определѐнную величину.

Для нетренированного человека амплитудное изменение температуры не должно превышать (3-6) °С от комфортной величины за один час.

После 10-20 дней занятий, когда система терморегуляции окрепнет, температуру можно изменять по сравнению с комфортной уже на (6-8) °С. Поддерживать такое изменение температуры необходимо в течение двух - трѐх дней.

Человек с хорошо тренированной системой терморегуляции может выдерживать изменения температурного режима в помещении в пределах (9- 10) °С в течение одного часа. Такая тренировка системы терморегуляции позволяет человеку избежать простудных заболеваний.

1.5.3Профилактика перегревов

Впредупреждении развития перегревов большое значение имеют технические и санитарно-гигиенические мероприятия, способствующие снижению уровня теплового излучения на рабочем месте. Для этого используются различные теплоизолирующие материалы, охлаждающие и вентиляционные установки, и специальные средства индивидуальной защиты (в том числе и одежда рабочих) с учѐтом характера производственного процесса.

Для рабочих горячих цехов разработаны специальные питьевой и

пищевой рационы, предусматривающие восстановление водно-солевого равновесия.

Важное профилактическое значение имеют также предварительные и периодические медицинские осмотры лиц, работающих в условиях воздействия высоких температур и интенсивного теплового излучения. Периодические медицинские осмотры таких рабочих проводятся с обязательным участием терапевта и офтальмолога один раз в 24 месяца.

1.5.4 Профилактика переохлаждения

Для предупреждения переохлаждений следует использовать рациональную спецодежду, тѐплую обувь, следить за их исправностью, принимать своевременно горячую пищу, предоставлять работающим в условиях воздействия низких температур во время работы перерывы для обогревания в специальных помещениях.

Лица, работающие в условиях постоянно пониженной температуры воздуха в рабочей зоне, подлежат предварительному при поступлении на работу и периодическому медицинскому осмотру один раз в 24 мес. В осмотрах должны принимать участие терапевт, невропатолог и хирург.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

2 ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ

К определяющим параметрам микроклимата на рабочем месте производственного помещения можно отнести физические параметры: температуру, влажность, скорость движения воздуха, тепловое облучение, выраженное одночисловым показателем в °С. Однако, обязательным условием является выбор перечисленных параметров в соответствии с категорией работы работника, температурного режима внешней и производственной среды.

2.1. Характеристика производственного помещения

Производственные помещения характеризуются замкнутыми пространствами в специально предназначенных зданиях и сооружениях, в которых постоянно (посменно) или периодически (в течение рабочего дня) осуществляется трудовая деятельность людей.

Рабочим местом считается участок помещения, на котором в течение рабочей смены или части еѐ осуществляется трудовая деятельность. Рабочее место характеризуется геометрическими параметрами и расположением в пространстве, а также санитарно-гигиеническими факторами производственной среды этого места.

Рабочим местом может являться несколько участков производственного помещения. Если эти участки расположены по всему помещению, то таким местом считается вся площадь помещения.

Санитарные нормы учитывают:

Период года.

Категорию работы.

Тепловую нагрузку среды.

Согласно этим нормам руководители предприятий, организаций и учреждений вне зависимости от форм собственности и подчинѐнности в порядке обеспечения производственного контроля обязаны привести рабочее место в соответствие с требованиями к микроклимату, предусмотренными санитарными правилами.

2.2 Характеристика производственной среды

Рассматривая характеристику производственной среды, выделяют два периода года – холодный и тѐплый.

Холодный период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха, равной (плюс 10) °С и ниже.

Тѐплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха выше (плюс 10) °С.

За среднесуточную температуру наружного воздуха принимается средняя по данным метеорологической службы величина температуры

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

наружного воздуха, измеренная в определѐнные часы суток через одинаковые промежутки времени.

2.3 Характеристика категорий работ

Категории работ разграничиваются на основе интенсивности энерготрат организма в ккал / ч или Вт. Существует три вида категорий работ.

Ккатегории Iа относятся работы с интенсивностью энерготрат до 120 ккал / ч (до 139 Вт), производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением.

Ккатегории Iб относятся работы с интенсивностью энерготрат от 121 до 150 ккал / ч (от 140 до 174 Вт), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением. К этим работам относят ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролѐры, мастера в различных видах производства и т.п.

Ккатегории IIа относятся работы с интенсивностью энерготрат от 151 до 200 ккал / ч (от 175 до 232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определѐнного физического напряжения. Это ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.

Ккатегории IIб относятся работы с интенсивностью энерготрат от 201 до 250 ккал / ч (от 233 до 290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжести до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением. Это работы в сборочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.

Ккатегории III относятся работы с интенсивностью энерготрат более 250 ккал / ч (290 Вт), связанные с постоянным передвижением, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующих больших физических усилий. Предельные значения переноски тяжестей нормируются как для мужчин, так и для женщин с учѐтом частоты подъѐма и перемещения тяжести в единицу времени или смену.

2.4 Тепловая нагрузка среды

Тепловая нагрузка среды представляет сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата. Для определения тепловой нагрузки среды СанПиН 2.2.4.546-96 рекомендовано определять индекс тепловой нагрузки среды, так называемый ТНС-индекс.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

2.4.1 Определение индекса тепловой нагрузки среды

Индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс) является эмпирическим показателем, характеризующим сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата: температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения.

ТНС-индекс определяется на основе величин температуры смоченного термометра аспирационного психрометра (tвл) и температуры внутри зачернѐнного шара (tш).

Температура (tш) внутри зачернѐнного шара измеряется термометром, резервуар которого помещѐн в центр зачернѐнного полого шара. Эта температура отражает влияние температуры поверхностей, имеющихся в помещении, и скорости движения воздуха в объѐме этого же помещения.

Зачернѐнный шар должен иметь диаметр 90 мм, минимально возможную толщину и коэффициент поглощения 0,95. Точность измерения температуры внутри шара должна быть не менее (плюс - минус 0,5) °С.

ТНС-индекс рассчитывается по уравнению:

ТНС 0,7tвл 0,3tш.

ТНС-индекс рекомендуется использовать для интегральной оценки тепловой нагрузки производственной среды на рабочем месте, на которых скорость движения воздуха не превышает 0,6 м / с, а интенсивность теплового облучения составляет менее 1200 Вт / м2.

Значения ТНС-индекса не должны выходить за пределы величин, рекомендованных СанПиН 2.2.4.546-96 в зависимости от соответствующей категории работ по уровню энерготрат. Например, для категории работ Iа с энерготратам до 139 Вт рекомендована величина интегрального показателя от 22,2 до 26,4 °С, а категории III с энерготратами более 290 Вт – от 18 до

21,8 °С.