mikroklimat-2012

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА «ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

ИССЛЕДОВАНИЕ

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ

УСЛОВИЙ

ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ

СРЕДЫ

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Волгоград 2012

УДК

Р е ц е н з е н т :

зав. кафедрой «Машиноведение, безопасность жизнедеятельности и методика преподавания безопасности жизнедеятельности» Волгоградского государственного социально-педагогического университета,

доцент Ю. Н. Кондауров

Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета

Кудашев, С. В.

Исследование метеорологических условий производственной среды: методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности» / С. В. Кудашев, В. Ф. Желтобрюхов. – Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2012.- 37 с.

Методические указания содержат теоретические основы и требования, предъявляемые к микроклимату производственных помещений. Приведены типовые методики определения и расчета микроклиматических параметров и условий.

Предназначены для студентов различных форм обучения всех специальностей, изучающих курс «Безопасность жизнедеятельности».

Ил. 6. Табл. 17. Библиогр.: 20 назв.

© Волгоградский государственный технический университет, 2012

___________________________________________

Составители:

Сергей Владимирович Кудашев Владимир Федорович Желтобрюхов

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Темплан 20___г., поз. №___.

Подписано в печать ___________. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,63.

Тираж __экз. Заказ 904.

Волгоградский государственный технический университет. 400131, Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28, корп. 1.

Отпечатано в типографии ИУНЛ ВолгГТУ. 400131, Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28, корп. 7.

2

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.Определение температуры, влажности, скорости движения воздуха и барометрического давления на рабочем месте в помещении.

2.Изучение принципа действия приборов для регистрации микроклиматических параметров и условий.

3.Установление соответствия полученных результатов санитарногигиеническим требованиям, предъявляемым к микроклимату производственных помещений (ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Общие санитарногигиенические требования к воздуху рабочей зоны»; СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»; Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда»).

2.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Общая характеристика микроклиматических условий

М и к р о к л и м а т – это совокупность физических факторов, оказывающих влияние на теплообмен человека с окружающей средой, его тепловое состояние, функциональную деятельность, самочувствие, здоровье и, как следствие, на производительность труда. На формирование производственного микроклимата (воздух рабочей зоны) влияют особенности проведения технологического процесса (мощность источников тепловыделений), принципы размещения основного технологического оборудования и расположения рабочего места (постоянное или непостоянное), воздухообмен, а также климат местности. Рассмотрение общей характеристики микроклиматических условий базируется на следующих понятиях:

а) производственные помещения – замкнутые пространства в специально предназначенных зданиях и сооружениях, в которых постоянно (по сменам) или периодически (в течение рабочего дня) осуществляется трудовая деятельность людей;

б) рабочая зона – это пространство высотой не менее 2 м над уровнем пола или площадки, где находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания работающих;

в) рабочее место – участок помещения, на котором в течение рабочей смены или ее части осуществляется трудовая деятельность. Рабочим местом может являться несколько участков производственного помещения. Если эти участки расположены по всему помещению, то рабочим местом считается вся площадь помещения;

г) постоянное рабочее место – это место, на котором работающий находится большую часть своего рабочего времени (свыше 50 % или более 2 ч непрерывно);

3

д) непостоянное (временное) рабочее место – это место, на котором работающий находится меньшую часть своего рабочего времени (менее 50 % или 2 ч непрерывно).

При размещении производственного оборудования на открытых площадках, обслуживающему персоналу приходится работать в условиях динамично изменяющихся температур, солнечной радиации, ветре и атмосферных осадках. С другой стороны, организация производства в закрытых помещениях способствует значительному выделению тепла и влаги. Таким образом, создание оптимальных микроклиматических условий производственной среды, с учетом тяжести работ и соответствующих условий, для повышения производительности труда и уменьшения заболеваемости работающих, – составляет важную инженерно-техническую задачу.

П а р а м е т р а м и м и к р о к л и м а т а являются (СанПиН 2.2.4.54896 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»):

1)температура воздуха, 0С;

2)относительная влажность воздуха, %;

3)скорость движения воздуха, м/с;

4)интенсивность теплового излучения (облучения), Вт/м2;

5)температура поверхностей ограждающих конструкций (стены, потолок, пол),

устройств (экраны и т. п.), а также технологического оборудования или ограждающих его устройств,0С.

Температура воздуха является одним из важнейших параметров, определяющих микроклимат производственной среды и влияющий на самочувствие работающих и их работоспособность.

Влажность воздуха – определяется содержанием в нем паров воды. Так различают абсолютную, относительную и максимальную влажность, а также дефицит насыщения.

Абсолютная влажность связана с парциальным давлением водяных паров или массовым содержанием влаги, содержащейся в единице объема.

Используя показания сухого и влажного термометра психрометра рассчитывается величина абсолютной влажности (мм. рт. ст. или г/м3):

Rабс = Rmax вл − α tсух − tвл В , (1)

где Rабс – абсолютная влажность, мм. рт. ст.; Rmax вл – максимальная влажность при температуре, показываемой влажным термометром, мм. рт. ст. (максимальная упругость

водяных паров); tсух – показание сухого термометра, 0С; tвл – показание влажного термометра, 0С; B – барометрическое давление, мм. рт. ст.; α – психрометрический (поправочный) коэффициент, град-1, зависящий от конструкции психрометра, главным образом от скорости протекания воздуха около термобаллона влажного термометра.

4

– абсолютная влажность, г/м3; d – максимальное содержание водяных паров в воздухе, г/кг, при температуре, показываемой влажным термометром; B – барометрическое давление, Па.

Максимальная влажность – предельное количество влаги при полном насыщении ею воздуха при данной температуре.

Относительная влажность – величина, определяющая скорость испарения влаги и представляющая собой отношение абсолютной влажности (Rабс) к максимальной влажности (Rmax) при данной температуре:

φ = Rабс ∙ 100 % . (3)

Rmax

Именно поэтому относительная (а не абсолютная) влажность воздуха взята в качестве параметра микроклимата. С другой стороны, относительная влажность воздуха – это процентное отношение концентрации водяного пара в воздухе к концентрации насыщенного пара при той же температуре:

Так как концентрация пара связана с парциальным давлением, то относительную влажность можно найти и как процентное отношение парциального давления пара в воздухе и парциального давления насыщенного пара при той же температуре:

Обеспечение оптимальных значений влажности воздуха способствует поддержанию требуемого уровня увлажненности кожи, слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей человека. Воздух с пониженной влажностью приводит к возрастанию химической и бактериальной загрязненности воздушной среды за счет возрастания испарения и летучести веществ.

Парциальным давлением, или упругостью водяного пара, называют давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы, входящие в состав воздуха, отсутствовали бы, а давление и температура остались бы прежними. Возрастание парциального давления происходит до определенного значения, которым является давление насыщенного пара.

5

Упругость водяного пара – основная характеристика влажности воздуха (единица измерения Па или мм. рт. ст.).

Низкая влажность (φ < 20 %) вызывает пересыхание слизистых оболочек (глаза и дыхательные пути), а повышенная влажность (φ > 85 %) – приводит к затруднению испарения пота.

Фактическая разность между абсолютной и максимальной влажностью называется дефицитом насыщения. Влажность воздуха в производственных помещениях может изменяться в широких пределах (от 0 до 100 %) в зависимости от характера технологического процесса. В сухом воздухе, имеющим малую относительную влажность, испарение (и связанное с ним охлаждение) происходит относительно быстро. В воздухе с большой относительной влажностью испарение замедляется и охлаждение становится незначительным.

Скорость движения воздуха – может быть представлена минимальными и максимально допустимыми величинами. Движение воздуха в производственных помещениях возникает при естественной и искусственной вентиляции, неравномерном нагревании воздушных масс непосредственно от источников тепловыделений, а также за счет возмущения воздуха движущимися частями машин и транспортными средствами. Минимальная скорость движения воздуха, воспринимаемая человеком, составляет 0,2 м/с. В свою очередь, максимальная допустимая скорость обдува работающих, с учетом физиологических особенностей человека, не должна превышать 3,5 м/с.

При повышенной температуре движение воздуха положительно влияет на самочувствие работников, так как при этом усиливается отдача теплоты. Однако в холодный период времени движение воздуха может приводить к сквознякам и вызывать простудные заболевания.

Интенсивность теплового излучения (облучения) – это мощность лучистого потока, которая приходится на единицу облучаемой поверхности. Тепловое излучение напрямую связано с лучистой энергией – электромагнитным излучением, характеризующимся в производственных условиях интервалом длин волн от 100 нм до 500 мкм (0,78-500 мкм – инфракрасная область, 100-400 нм – ультрафиолетовая). Для различных производств интенсивность теплового излучения на рабочих местах колеблется в интервале от 0,02 до 3-3,5 Вт/м2, а иногда и более.

Для оценки влияния условий производственной среды на организм человека, а также в расчетах могут быть использованы величины

точке Земли в текущий момент времени, оказывающее влияние на парциальное давление газообразных компонентов воздуха и на процесс дыхания. Важно

6

учитывать не только конкретные значения барометрического давления, которые изменяются в широких пределах (550-950 мм. рт. ст.), но и скорость этого изменения.

Влагосодержание – это величина, показывающая содержание в воздухе воды в ее различных агрегатных состояниях (водяной пар, капли и кристаллы) и использующаяся для расчетов систем вентиляции и кондиционирования воздуха:

Размерностью удельного влагосодержания является количество грамм пара, отнесенного к 1 кг сухого воздуха (г/кг).

2.2 Термостабильность и терморегуляция организма человека

Условия воздействия микроклиматических факторов на организм человека определяются, исходя из термостабильности и терморегуляции

организма, которые имеют важнейшее значение для поддержания теплового баланса организма, его жизнедеятельности и работоспособности, а также для снижения уровня заболеваемости. Собственно термостабильность обеспечивается непосредственно за счет терморегуляции организма.

Термостабильность – параметр теплового самочувствия человека, определяющий способность организма к восстановлению посредством сохранения его теплового баланса.

Терморегуляция – это способность организма человека поддерживать температуру тела в определенных постоянных границах (близких к 36,6 0С) при изменении внешних условий и тяжести выполняемых работ.

Терморегуляция осуществляется за счет установления оптимальных равновесных тепловых соотношений путем снижения уровня обмена веществ при угрозе перегревания или охлаждения организма (химическая терморегуляция), а также отдачей тепла в окружающую среду (физическая терморегуляция). Важно, что нарушение теплообмена организма усугубляет воздействие на человека материальных (вредные вещества) и энергетических производственных факторов (шум, вибрация).

Процессы регулирования тепловыделений могут осуществляться по четырем принципиальным механизмам:

1) терморегуляция путем изменения интенсивности кровообращения –

заключается в регуляции организмом подачи крови от внутренних органов к поверхности тела за счет расширения или сужения подкожных кровеносных сосудов;

7

2)биохимическая терморегуляция – заключается в изменении интенсивности происходящих в организме человека окислительных биохимических реакций;

3)терморегуляция путем изменения интенсивности потоотделения –

заключается в изменении количества испаренной влаги (пота), приводя к испарительному охлаждению тела человека;

4)суммарная терморегуляция – осуществляется всеми указанными выше механизмами.

Теплоотдача в окружающую среду может реализовываться в виде следующих процессов:

а) к о н в е к ц и я – процесс теплопередачи через воздушную среду (нагревание воздуха, омывающего поверхность тела);

б) и з л у ч е н и е (радиация) – процесс передачи теплоты в виде инфракрасных лучей, излучаемых поверхностью тела, в направлении окружающих предметов с более низкой температурой;

в) и с п а р е н и е – процесс удаления влаги (пота) с поверхности тела (кожи) и через дыхательные пути.

Теплоотдача через одежду (Qт), конвекция тепла (Qк), излучение на окружающие предметы (Qи), испарение влаги (пота) с поверхности кожи (Qисп),

атакже нагрев выдыхаемого воздуха (Qв) в своей количественной сумме составляют уравнение теплового баланса организма человека,

представляющего собой сопоставление прихода и расхода тепловой энергии при анализе тепловых процессов:

Qобщ = Qт + Qк + Qи + Qисп + Qв . (7)

Процессы теплоотдачи посредством радиации и конвекции могут происходить только лишь в том случае, если температура воздуха и поверхностей предметов ниже температуры тела человека. Потоотделение реализуется тогда, когда выделяющаяся влага (пот) испаряется с поверхности тела, причем интенсивность теплоотдачи зависит от материала, вида и покроя одежды, характера и тяжести выполняемых работ, а также от скорости движения воздуха и его относительной влажности.

2.3 Влияние параметров микроклимата на самочувствие и работоспособность человека

Сочетанное влияние температуры, влажности и скорости движения воздуха. Известно, что при температуре воздуха выше 30 0С работоспособность человека начинает падать. Наиболее характерным признаком нарушения теплового баланса в организме человека является тепловое истощение,

8

сопровождающееся повышением температуры тела, обильным потоотделением, жаждой, учащенным дыханием и пульсом. В развитии указанных признаков может наступить обезвоживание организма, которое влечет за собой нарушение умственной деятельности и остроты зрения (допустимым считается снижение массы тела человека на 2-3 % в результате испарения влаги; при испарении влаги на 15-20 % наступает смерть) или тепловой удар. Для последнего характерно резкое повышение температуры тела до 39-41 0С, слабый или учащенный пульс и потеря сознания (обморок).

Рабочая зона, в которой окружающая среда полностью отводит тепло, выделяемое организмом человека, при отсутствии напряжения системы терморегуляции называется з о н о й к о м ф о р т а (рис. 1).

Эффективная температура (tэф, 0С) – это температура, учитывающая влажность воздуха при нулевой его скорости потока в помещении.

Эквивалентно-эффективная температура (tээ, 0С) – это величина,

комплексно характеризующая совместное действие температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха.

Самочувствие человека остается удовлетворительным, когда эквивалентно-эффективные температуры находятся в зоне комфорта.

Рис. 1. Номограмма для определения эффективной и эквивалентно-эффективной температуры.

9

Эквивалентно-эффективная температура, определяемая из соответствующей номограммы, дает лишь приближенное представление о комфорте, так как она не учитывает роль адаптации организма, климатических особенностей внешних (наружных) параметров макроклимата, влияние теплообмена между телом человека и поверхностями помещения, т. е. теплообмен излучением.

Возрастание потоотделения может приводить к нарушению водносолевого баланса и изменению особенностей обмена веществ. Поэтому в горячих цехах необходимо соблюдать рациональный режим труда и отдыха, а также питьевой режим с использованием профилактических средств (подсоленная газированная питьевая вода в автоматах, белково-витаминный напиток, охлажденная питьевая вода или чай).

Повышенная влажность в сочетании с высокой температурой может приводить к развитию гипертермии – состоянию организма, при котором наблюдается увеличение температуры тела до 38-40 0С, сопровождающееся головной болью, головокружением, слабостью, искажением цветового восприятия, сухостью во рту, тошнотой и рвотой. Высокая температура (38-40 0С), учащенное дыхание, обильное потоотделение и нарушение зрительного восприятия указывают на острую форму гипертермии. Нарушение водносолевого баланса и обильное потоотделение приводят к судорожной форме гипертермии.

С другой стороны, пониженная температура также способна оказывать неблагоприятное воздействие на организм человека, приводя к нарушению физиологических процессов, определяющих заболеваемость работающих и влияющих на работоспособность и производительность труда. Гипотермия – это состояние организма, при котором производственные процессы, выполняемые при пониженной температуре, высокой влажности воздуха и тяжести работы, могут стать причиной охлаждения и переохлаждения организма человека, приводящей к уменьшению частоты дыхания, мышечной дрожи и обморожению. Ситуация усугубляется при направленном сочетании низкой температуры и повышенной скорости движения воздуха, способствуя развитию заболеваний периферической нервной системы, радикулиту, ревматизму и бронхиту. Различают острую гипотермию (переохлаждение наступает при температурах ниже 0 0С, высокой влажности и скорости движения воздуха), локальное (местные воспалительные процессы и острые респираторные заболевания) и общее охлаждение (снижение иммунных защитных сил организма), способные в отсутствии квалифицированной помощи приводить к летальному исходу.

Интенсивность теплового излучения. В горячих цехах промышленных производств нагретые поверхности (технологическое оборудование, стены, пол и потолок) излучают в пространство потоки лучистой энергии

10