задания / учеб.метод.указ. Микроклимат

Работая в различных метеорологических условиях, человек сохраняет постоянную температуру тела в одних и тех же пределах, что обеспечивается

терморегуляцией – совокупностью физиологических процессов, обусловленных деятельностью центральной нервной системы с координирующей ролью в этих процессах коры головного мозга.

Условно процессы терморегуляции можно разделить на три группы:

обеспечивающие увеличение или уменьшение теплоотдачи (физическая терморегуляция);

обеспечивающие изменение теплопродукции (химическая терморегуляция) ;

приспособительные действия человека, направленные на создание благоприятного микроклимата и использования одежды (поведенческая терморегуляция).

С помощью механизмов эндогенной (физической и химической) терморегуляции обеспечивается определенное соотношение между величиной теплопродукции и теплоотдачи. Поскольку возможности физиологических механизмов изменения теплопродукции и теплоотдачи ограничены, целенаправленное поведение играет основную роль в подержании теплового баланса.

В условиях нагревающего или охлаждающего микроклимата через терморецепторы кожи и сосудов формируется ощущение теплового дискомфорта, что является стимулом для различного рода поведенческих реакций. Они позволяют ввести тепловой обмен организма с окружающей средой в такие рамки, когда за счет имеющихся механизмов саморегуляции может быть достигнуто равновесие между теплопродукцией и теплоотдачей. Сохранение же теплового баланса обеспечивает поддержание постоянной температуры внутренней среды организма. При этом велика роль условно-рефлекторных механизмов. Обстановка, в которой происходит работа, воздействие тепла или холода становится сигнальным раздражителем для процессов терморегуляции.

кожи - на уровне 31,0 31,5 0С.

Совокупность процессов, обусловливающих теплообмен между организмом и средой, в результате которого температура тела человека остается постоянной, называется терморегуляцией.

11

Высокая относительная влажность воздуха при его высокой температуре способствует перегреву организма. Низкая влажность вызывает сухость слизистых

преимущественно через кожу, в меньшей степени через легкие и осуществляется путем излучения, конвекции, испарения и дыхания. В покое человек отдает в окружающую среду приблизительно 104 кДж тепла в сутки. При физической работе теплоотдача увеличивается в несколько раз.

При определенных параметрах микроклимата, когда работающие субъективно оценивают свое состояние как комфортное (нейтральное), тепловой баланс (соотношение теплопродукции и теплоотдачи) находится около нуля.

При повышении теплообразования над теплоотдачей и при накоплении тепла более 2 Вт микроклимат оценивается как нагревающий. В зависимости от тепловой нагрузки и накопления тепла состояние человека соответствует тепловым ощущениям «слегка тепло», «тепло», «жарко».

При преобладании теплоотдачи над теплообразованием, когда дефицит тепла более 2 Вт, микроклимат оценивается как охлаждающий, что соответствует в зависимости от холодовой нагрузки и дефицита тепла тепловым ощущениям «слегка прохладно», «прохладно», «холодно».

3.Теплоотдача в различных метеорологических условиях

Организм теряет тепло в основном через кожу (82%), через органы дыхания (13%), на согрев пищи и воды (4%) и с мочой и калом (1%).

Теплоотдача с поверхности кожи зависит от температуры кожи, а точнее, в свою очередь, от количества крови, циркулирующей в поверхностных слоях тела. Эти показатели определяются физиологической реакцией сосудов оболочки на холодовое или тепловое воздействие и деятельностью сердечно-сосудистой системы, обеспечивающей перенос тепла от внутренних органов, тканей человека («ядро»), где собственно образуется тепло, к поверхности кожи («оболочки»).

В то же время само удаление тепла с поверхности кожи, рассеяние в окружающей среде подчиненно физическим законам и зависит от метеорологических условий.

Пути теплоотдачи с поверхности кожи:

излучением;

конвекцией;

испарением.

поверхности тела человека Sизл и разности четвертых степеней температуры ТT тела и температуры ТП поверхностей.

Однако при разности этих температур, не превышающей 40 0С, можно приближенно считать, что за 1 час организм излучает

где Kизл - приведенный коэффициент взаимоизлучения одежды и окружающих поверхностей, кДж/(м2 · ч ·. град).

В условиях нейтрального (комфортного) микроклимата этим путем организм отдает около 50% тепла. В условиях охлаждающего микроклимата, когда температура окружающих человека поверхностей снижается, теплоотдача излучением относительно возрастает. В условиях нагревающего микроклимата, когда в цехе имеются поверхности с температурой значительно больше 35°С (температуры кожи), человек больше получает тепла, чем отдает за счет

менее нагретым, обтекающим его слоям воздуха.

Количество тепла Qкон, передаваемое в единицу времени конвекцией, зависит от площади Sкон обдуваемой поверхности тела, разности температур тела

Слои воздуха, непосредственно контактирующие с поверхностью тела человека, нагреваются и поднимаются вверх как более легкие, уступая место холодным слоям воздуха, которые в свою очередь нагреваются и т.д. Теплоотдача конвекцией определяется согласно закону охлаждения Ньютона,

13

т.е. применительно к человеку прямо пропорциональна разнице температур кожи и воздуха, а так же скорости движения воздуха.

Вкомфортных условиях на теплоотдачу конвекцией приходится около 25% всей теплоотдачи.

Вусловиях охлаждающего микроклимата теплоотдача конвекцией значительно усиливается, причем, чем ниже температура воздуха и больше скорость его, тем сильнее теплоотдача.

Вусловиях нагревающего микроклимата, когда температура воздуха достигает 32-35°С, т.е. разница температур кожи и окружающего воздуха приближается к нулю, теплоотдача конвекцией практически невозможна. При больших температурах воздуха человек получает тепло путем конвекции, нагреваясь от воздуха.

Испарение, т.е. превращение жидкости в пар, сопряжено с потреблением значительного количества энергии. Организм, отдавая тепло испаряющимся частицам жидкости, охлаждается.

Теплоотдача испарением

парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре тела человека, кПа; РП - парциальное давление водяного пара в окружающем воздухе, кПа; Кисп - коэффициент испарительного теплообмена, кДж/(м2 · ч · кПа).

В условиях комфортного микроклимата отдача тепла испарением с поверхности кожи происходит в результате диффузии воды без активного участия большинства потовых желез. Исключение составляют поверхности ладоней, подошв и подмышечных впадин с непрерывным потоотделением. Причем на теплоотдачу испарением приходится до 30% всей теплоотдачи. В теплоотдаче

В условиях нагревающего микроклимата, а также при средней и тяжелой физической работе (с выработкой большого количества тепла) начинается активное выделение пота, испарение которого и обеспечивает увеличение теплопотерь этим путем. Чем ниже относительная влажность воздуха и больше скорость движения воздуха, тем интенсивнее испарение пота. Теплоотдача испарением в условиях нагревающего микроклимата в зависимости от влажности воздуха может возрастать от 30 до 100% всей теплоотдачи. При этом в соотношении теплоотдачи испарением легкие/кожа значительно возрастает доля испарения с поверхности кожи.

14

В условиях охлаждающего микроклимата отдача тепла испарением снижается и происходит, минуя потоотделение, непосредственно сквозь стенки капилляров кожи и слизистые верхних дыхательных путей.

При повышении температуры окружающего воздуха до 30 0С и выше основной путь теплоотдачи - испарение. Рефлекторно усиливается работа потовых желез и влага с потом выделяется из организма. При испарении 1 л воды отводится 2,46 .103 кДж тепловой энергии.

Длительное пребывание человека в воздушной среде при неблагоприятных значениях параметров микроклимата ведет к нарушению терморегуляции, перегреву организма (резкому повышению температуры тела до 38-390С), учащению пульса, обильному потоотделению и способствует возникновению ряда заболеваний.

За сутки вместе с потом из организма удаляется до 5 л воды и примерно 20 50 г солей. Нарушение водно-солевого обмена может привести к возникновению заболеваний почек, нарушению деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем.

При неблагоприятных метеорологических условиях могут возникать изменения физиологических функций организма человека, вызывающие снижение физической и умственной активности, что приводит к уменьшению производительности труда. Правильный выбор и измерение фактических значений метеорологических условий в производственном помещении имеют большое значение как с медицинской, так и с экономической точек зрения.

4.Нормирование производственного микроклимата

Показатели микроклимата на производстве (температура воздуха, относительная влажность, скорость движения воздуха, температура поверхностей и интенсивность теплового излучения) должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.

Параметры микроклимата на производстве регламентируются санитарными правилами и нормами «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» СанПиН 2.2.2.548 – 96 (см.Прил.1).

При нормировании параметров микроклимата учитывают:

тяжесть выполняемой физической работы;

наличие в производственном помещении источников явного тепла (нагретое оборудование, нагретые материалы), т.е. тепла, увеличивающего температуру воздуха в помещении;

период года.

Все выполняемые работы делятся на три категории:

15

легкие физические работы (категория I) все виды деятельности с расходом энергии не более 150 ккал/ч (174 Вт);

средней тяжести физические работы (категория II) все виды деятельности с расходом энергии в пределах 151-250 ккал/ч (175-290 Вт).

тяжелые физические работы (категория III) все виды деятельности с расходом энергии более 250 ккал/ч (290 Вт или 1044 кДж/ч).

Легкие физические работы подразделяются на Iа - энергозатраты до 120

Вт или 500,5-626,5 кДж/ч).

К категории Iа относятся работы, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.)

К категории Iб относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т.п.)

Физические работы средней тяжести также подразделяют на категории IIа

- энергозатраты от 151 до 200 ккал/ч (175 - 232 Вт или 626,5 - 835 кДж/ч) и IIб - энергозатраты от 201 до 250 ккал/ч ( 233 - 290 Вт или 835 - 1044 кДж/ч).

Ккатегории IIа относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя

итребующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах, в прядильно-ткацком производстве и т.п.).

Ккатегории IIб относятся работы, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах и т.п.).

К тяжелым физическим работам категории III с энерготратами более 1044

кДж/ч относятся все виды деятельности, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей. Эти работы требуют больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок и т.п.).

На предприятиях приборостроения преобладают, в основном, работы легкие и

производственные помещения со значительными и с незначительными тепловыделениями.

Тепловыделения более 84 кДж/(м3.ч) считаются значительными. К

помещениям, характеризующимся значительными тепловыделениями, относятся участки плавки и разливки металлов литейных цехов, термические цеха и т.п.

Тепловыделения менее 84 кДж/(м3.ч) считаются незначительными.

16

В нормах учитываются периоды года: холодный и теплый.

Холодный период характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10 0С и ниже, теплый - выше +100С.

ГОСТ 12.1.005-88 накладывает определенные ограничения на точность измерения параметров микроклимата. При измерении температуры (по сухому и по мокрому термометру аспирационного психрометра) абсолютная погрешность измерения не должна превышать ± 0.20С. При измерении влажности воздуха предельное отклонение должно быть не более ±5 % относительной влажности. Скорость движения воздуха измеряется с относительной погрешностью не более

±10%.

В санитарных правилах и нормах СанПиН 2.2.4.548 – 96 регламентируются оптимальные и допустимые условия микроклимата (см. Прил.1).

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, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.

Оптимальные показатели 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.).

Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8- часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности.

Допустимые показатели микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные.

Оптимальные параметры микроклимата принято называть комфортными.

дискомфорта ЕД, определяемый по уравнению теплового баланса организма человека,

где Qпр - энергозатраты организма человека, кДж/ч; Qт - теплопотери организма, кДж/ч.

17

Получение дополнительного тепла (ЕД) приводит к перегреву организма, потеря тепла (- ЕД) приводит к понижению температуры тела и ощущению холода. Оптимальное (комфортное) состояние, при котором ЕД 0, свидетельствует

параметров микроклимата, допустимых действующими санитарногигиеническими нормами СанПиН 2.2.4.548-96, комфортное состояние воздушной среды может достигаться варьированием различных факторов независимо от причин, вызвавших состояние дискомфорта.

5.Исследование параметров метеорологических условий в производственных помещениях

5.1.Цель исследований

Ознакомление с санитарными нормами на метеорологические условия в производственных помещениях и механизмами теплового взаимодействия организма человека с внешней средой; изучение методов и приборов, применяемых для контроля параметров микроклимата; ознакомление с методикой расчета теплопотерь организма человека.

производственного помещения характеризуются температурой, относительной

машиностроительной, приборостроительной, химической промышленности характерны повышенные температуры воздуха вблизи рабочей зоны. Ряд процессов проводится при строго определенных параметрах микроклимата, малейшее изменение которых приводит к браку (например, планарная технология,

18

лазерная сварка и т.п.). В прямой зависимости от технологического процесса может быть и влажность воздуха в производственном помещении, например, в травильных, гальванических цехах машиностроительных заводов.

Различают абсолютную, максимальную и относительную влажность воздуха.

конденсации. Максимальная влажность воздуха зависит от температуры и с уменьшением температуры понижается.

Относительная влажность φ, % – это отношение абсолютной влажности к максимальной влажности, которое показывает степень приближения при данных условиях к насыщенному состоянию:

влажность остается неизменной. При охлаждении воздуха до температуры точки росы относительная влажность достигает 100 %.

Точкой росы называется такая температура, при охлаждении до которой начинается конденсация воды, содержащейся во влажном воздухе (образование росы).

Относительную влажность воздуха определяют также как отношение парциального давления водяного пара к парциальному давлению насыщенного пара при одном и том же атмосферном давлении и температуре:

газовой смеси (или воздуха).

Значения давления насыщенного водяного пара и максимальной влажности в зависимости от температуры (при нормальном атмосферном давлении РА=101 кПа)

температуру воздуха снаружи и внутри помещения, определяют относительную влажность и скорость движения воздуха.

Для заданных в варианте характеристик производственного помещения и категории работы в санитарных нормах выбираются допустимые и оптимальные параметры микроклимата, которые сравниваются с экспериментальными значениями.

В расчетной части работы рассчитываются суммарная теплоотдача организма человека. Делается вывод о том, какую работу наиболее целесообразно выполнять

1,5 м от выходного сопла тепловентилятора. Изменение параметров микроклимата осуществляется изменением режима работы тепловентилятора путем нажатия кнопок на его панели управления в соответствии с заданным вариантом.

из двух расположенных рядом термометров, резервуар одного из которых обернут

оказываются ниже показаний сухого термометра. Сухой термометр показывает

Ртутные термометры психрометра заключены в металлическую оправу, резервуары термометров находятся в двойных металлических гильзах, что исключает влияние теплового излучения на показания термометров. Поэтому сухой термометр аспирационного психрометра применяется для измерения температуры воздуха в помещении даже при наличии значительного инфракрасного излучения. В верхней части прибора находится вентилятор с электродвигателем, протягивающий воздух вдоль резервуаров термометров.

3 1

20