Тема: Микроклимат и вентиляция помещений
1. Метеорологические условия производственной среды
2. Общие требования к системам вентиляции, кондиционирование воздуха и отопления производственных помещений
1. Метеорологические условия (в помещении — микроклимат) характеризуются величинами температуры, влажности и скорости перемещения воздуха. Неблагоприятные метеорологические условия (микроклимат) могут резко изменять работоспособность человека и вызывать заболевания.
Оптимальные и допустимые величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха устанавливаются с учетом сезона года, тяжести вьшолняемой работы и избытков явного тепла. Нормами год делится на два периода — теплый и холодный. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха плюс 10°С и выше, холодный — ниже плюс 10°С.
Категории работ — это разграничение работ на основе общих энергозатрат организма в ккал/ч (Дж/с).
Характеристику производственных помещений по категории выполняемых в них работ в зависимости от затраты энергии следует устанавливать в соответствии с ведомственными нормативными документами, согласованными в установленном порядке, исходя из категории работ, выполняемых 50 % и более работающих в соответствующем помещении.
Легкие физические работы (категория I) — работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой, но не требуюирие систематического физического напряжения или поднятия и переноски тяжестей; энергозатраты — до 150 ккал/ч (172 Дж/с).
Физические работы средней тяжести (категория II) охватывают виды деятельности, при которых расход энергии составляет от 150 до 200 ккал/ч
(172—232 Дж/с) — категория Па и от 200 до 250 ккал/ч (232—293 Дж/с) — категория Иб. К категории На относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей. К категории Нб — работы, связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей.
Тяжелые физические работы (категория III) — работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности, с постоянными передвижениями и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей; энергозатраты — более 250 ккал/ч (293 Дж/с).
Явное тепло — тепло, поступающее в рабочее помещение от оборудования, отопительных приборов, нагретых материалов, людей и других источников, в результате инсоляции и воздействующее на температуру воздуха в этом помещении.
Избытки явного тепла — остаточное количество тепла (за вычетом теплопотерь), поступающее в помещение при расчетных параметрах наружного воздуха после осуществления всех технологических, строительных, объемно-планировочных, санитарно-технических мероприятий по его уменьшению, а также по теплоизоляции и герметизации оборудования, установок и теплопроводов, устройству местных отсосов нагретого воздуха и т. п.
В зависимости от физической нагрузки выполняемые работы делятся на легкие, средней тяжести и тяжелые.
Легкими работами считаются работы, выполняемые сидя, стоя или связанные с ходьбой, не требующие постоянных физических напряжений и не связанные с поднятием и переноской тяжестей. Энергозатраты при этих работах не превышают 628,5 кДж/ч (150 ккал/ч). Рекомендуемая температура воздуха 20...22 °, скорость перемещения — 0,2 м/с.
Работы средней тяжести характеризуются энергозатратами от 628,5 до 1047,5 кДж/ч (150—250 ккал/ч). Эти работы связаны с переноской тяжестей до 10 кг. Рекомендуемая температура 17... 19°, а скорость перемещения воздуха — не более 0,3 м/с.
Работы тяжелые связаны с постоянным физическим напряжением, с переноской тяжестей более 10 кг и затратами энергии более 1047,5 кДж/ч (250 ккал/ч). Рекомендуемая температура воздуха 15...17°, перемещение воздуха — 0,3...0,7 м/с.
При более высоких температурах воздуха, чем рекомендовано, человек быстрее утомляется, у него могут возникнуть сердечно-сосудистые заболевания, может появиться головная боль, произойти тепловой удар.
Когда температура воздуха ниже рекомендованной, увеличивается теплоотдача. Человек вынужден теплее одеваться, а это создает трудности в выполнении работы. Если он этого не сделает, возможны простудные и ревматические заболевания.
Влажность воздуха тоже значительно влияет на работоспособность человека. Относительная влажность воздуха не должна быть больше 75 % и меньше 30 %. Повышенная влажность воздуха при высокой температуре затрудняет теплоотдачу организма и приводит к его перегреву. При низкой температуре повышенная влажность воздуха приводит к быстрому переохлаждению организма и простудным заболеваниям.
Пониженная относительная влажность воздуха способствует быстрому испарению пота, быстрой теплоотдаче и пересыханию кожного покрова. Оптимальная относительная влажность воздуха для человека 40 60%.
Перемещение воздуха на рабочем месте при определенных температурах также может привести или к переохлаждению, или к перегреву работающего. Так, если при высокой температуре перемещение воздуха недостаточное, может возникнуть перегрев организма, при чрезмерном перемещении воздуха и низких температурах — переохлаждение.
Поскольку санитарные нормы температуры, относительной влажности и скорости перемещения воздуха имеют жесткую связь, то при оценке фактических условий на рабочем месте необходимо контролировать одновременно все эти показатели.
Температуру воздуха измеряют ртутными термометрами. Когда температура воздуха отрицательная и низкая, применяют спиртовые термометры.
Абсолютную влажность воздуха можно определять с помощью гигрометров и гигрографов.
Влияние неблагоприятных метеорологических условий можно устранить относительно простыми мероприятиями. В полевых условиях для предотвращения перегрева устраивают навесы, устанавливают тенты и зонты, при возможности изменяют режим рабочего дня — в самое жаркое время дня делают удлиненный перерыв в работе, а начинают рабочий день рано утром и кончают вечером. В кабинах машин для поддержания определенного температурного режима и вообще микроклимата устанавливают подогреватели и кондиционеры. В помещениях устанавливают вентиляцию.
Для предотвращения вредного влияния холода и дождя устраивают перерывы в работе для обогрева, в отдельных случаях прекращают работу, строят в полевых условиях помещения для обогрева и укрытия от дождя, рабочие помещения в холодный период года отапливают и в обязательном порядке снабжают работающих утепленной и непромокаемой спецодеждой и обувью, которую рабочие обязаны во время работы надеть. При недостаточном перемещении воздуха в помещении устраивают вентиляцию и естественную (форточки, окна, фрамуги), и искусственную (механическую).
Для борьбы со сквозняками устраивают тамбуры, изменяют расположение в помещении оборудования и рабочих мест. Во время сильного ветра вообще запрещают проводить ряд работ.
Спецодежда и спецобувь должны соответствовать своему назначению, быть исправными и чистыми. Перед выдачей средств индивидуальной защиты специалисты должны проверять соответствие их условиям работы и правильно ли они подобраны по росту и размерам.
Параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются за счет наличия систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха. Перед началом осенне-зимнего периода необходимо проводить утепление и ремонт дверных, окопных проемов, чтобы исключить сквозняки и уменьшить теплопотери. Для работающих в зимнее время вне помещений или в неотапливаемых помещениях следует устанавливать перерывы, чтобы рабочие смогли обогреться в специально оборудованных помещениях с нормальными микроклиматическими условиями. Перерывы засчитываются в рабочее время.
Администрация предприятия обязана постоянно следить за санитарно-гигиеническим состоянием рабочих помещений, поддерживать в них нормальные метеорологические условия.
2. Воздухообменом называют замену загрязненного воздуха помещения чистым, отвечающим санитарным нормам и требованиям. Воздухообмен делят на естественный и искусственный. Естественный воздухообмен происходит вследствие разности и перепада давлений воздуха внутри помещений и наружного воздуха.
В естественном воздухообмене выделяют неорганизованный и организованный воздухообмен. Неорганизованным считают нерегулируемый воздухообмен через щели стен, дверей, окон. Он получил название «инфильтрации». В жилых зданиях инфильтрация обычно составляет 0,50— 0,75 объема помещения в 1 ч. Санитарными нормами инфильтрация допускается до одного объема помещения в час.
Организованный воздухообмен осуществляется с помощью периодического открывания форточек, фрамуг, окон, световых фонарей, дверей, дифлекторов, которые позволяют регулировать воздухообмен рабочих помещений, добиваясь санитарных норм. Такой воздухообмен называют аэрацией.
Искусственный воздухообмен осуществляется путем различных систем механической вентиляции и кондиционирования.
Путем естественной аэрации обычно достигают трех-четырех-кратного воздухообмена, а при необходимости большего обмена воздуха прибегают к механической вентиляции.
Обеспечение нормальных метеорологических условий в рабочих помещениях предприятий представляет собой сложную проблему, которую нельзя решить только путем аэрации. На некоторых участках для воздухообмена, отвечающего санитарным нормам, применяется механическая общеобменная вентиляция и различные местные отсосы. Более того, в некоторых цехах ставятся кондиционеры, обеспечивающие поддержание постоянных метеорологических условий по нескольким параметрам воздуха. Без этого нельзя иногда добиться высокого качества и точности топографических карт. При разной температуре и влажности в разных цехах имеют место разные деформации фотоматериалов и оригиналов карт.
Механическая вентиляция, подающая чистый воздух на определенный участок, называется местной приточной вентиляцией. Вентиляция, устраняющая загрязненный воздух с рабочего места, называется местной вытяжной вентиляцией. Чтобы большой приток свежего воздуха в зимнее время не охлаждал помещение, создается вентиляция и отопление совместного действия, устанавливаются мощные калориферы (воздухонагреватели), которые подогревают поступающий холодный воздух.
Для большего забора воздуха или большей вытяжки применяют мощные центробежные вентиляторы, а для отдельной установки в стене или в окне применяют осевые вентиляторы. Чтобы не запылягь наружный воздух, на выходах вытяжных труб устанавливают циклоны, в которых под действием центробежной силы пыль отделяется от воздуха и опускается в пылесборник.
Самый совершенный вид вентиляции — кондиционирование воздуха. С помощью приборов автоматического регулирования при кондиционировании поддерживается постоянство параметров воздуха. Есть кондиционеры, которые сохраняют постоянство только основных параметров воздуха: температуру, влажность, очистку от пыли. Имеются установки полного кондиционирования, которые кроме названных параметров, поддерживают постоянство движения воздуха, чистоту, озонирование, дезодорацию (удаление запахов) и др.
Кондиционер состоит из трех главных частей: 1-я часть — для смешения поступающего воздуха с очищенным воздухом рециркуляции, а в холодное время и подогревание; 2-я часть — промывная камера, в которой происходит увлажнение и охлаждение воздуха (летом); 3-я часть -— отделение второго подогрева.
При кондиционировании воздуха обеспечивается поддержание в рабочих помещениях определенных, заданных параметров воздушной среды, то есть температуры и относительной влажности воздуха. При этом заданные параметры поддерживаются в течение всех периодов года, как зимою, так и летом. Режим работы систем кондиционирования воздуха обычно поддерживается автоматически с помощью специальной системы автоматического регулирования.
В некоторых случаях при кондиционировании воздуха требуется обеспечить также высокую чистоту притока, то есть полное отсутствие в нем пыли.
При отдельных технологических процессах температура и относительная влажность воздуха должны поддерживаться неизменными в течение всего года. Например, в сборочных цехах производства изделий из полупроводников поддерживается постоянная температура +20° при влажности не свыше 50%; в производстве капроновой нити поддерживается постоянная температура +19 +20° при относительной влажности 55—60%. Иногда устанавливается два различных режима: зимний с температурой + 20° или +21° и летний с температурой +24 +25°. Небольшое повышение допустимой температуры в летнее время обычно способствует некоторому улучшению самочувствия работающих.
Наряду с общеобменной вентиляцией существенное значение для очистки воздуха имеют местные отсосы: зонты, вытяжные шкафы и бортовые отсосы.
1. Зонты применяют там, где зону с выделяющимися вредными газами нельзя полностью закрыть. Бывают зонты прямые, выдвижные, поворотные, косые с откидными шторками.
2. Вытяжные шкафы имеют особые конструкции для разного назначения, для работы в шкафу и удаления тепла применяют шкафы I, II, III, IV; для окрасочных работ используют шкафы с улиткой V, VI; для вьщеления пыли применяют шкафы с решеткой VIII; для пульверизационных работ — шкафы VII с сепаратором и отбойной решеткой.
Сспя/штор
3. Бортовые отсосы делают для ванн (травильных, гальванических) и для рабочих столов (для монтажа фотопланов).
Для поддержания в рабочих помещениях санитарных норм температуры и влажности воздуха предприятия организуют надлежащую систему отопления.
Гигиенические требования к отоплению заключаются в следующем:
1. Поддержание постоянной равномерной температуры воздуха в соответствии с санитарными нормами: при легкой работе 20 — 22°С, при работе средней тяжести 17—19°С, при тяжелой работе 16—18°С.
Равномерной считается температура воздуха, если разность температур у наружной стены и стены, противоположной ей, не превышает 2°С, а в вертикальном отношении — 2,5°С на каждый метр высоты.
Суточные колебания температуры не должны превышать 2— 3°С при водяном отоплении и А—5°С при печном.
2. Внутренние поверхности стен должны нагреваться до температуры воздуха в помещении. Разность между температурой воздуха и температурой поверхности стены не должна превышать 6°С.
3. Отопление должно быть непрерывным и легко поддаваться регулированию.
4. Поверхность нагревательных приборов не должна иметь температуру выше 80°С.
5. Продукты горения не должны проникать внутрь помещения.
6. Для жилых помещений, в которых температура поддерживается на уровне 18—20°С, относительная влажность воздуха не должна превышать 30—60%.
7. Процесс топки не должен загрязнять рабочее помещение пылью, дымом, сажей, угарным газом.
8. Работа системы отопления должна быть безопасной в пожарном отношении, бесшумной, дешевой, а уход за ней — простым.
В холодное время года рабочие помещения цехов предприятий охлаждаются через наружные ограждения (стены, окна, пол, потолок).
Основное требование к отоплению производственных помещений — поддерживать в них температуру на уровне, предусмотренном санитарными нормами, и тем самым обеспечивать для работающих благоприятные и здоровые условия труда. В сельскохозяйственном производстве применяют местное и центральное отопление.
Местное отопление — печное, электрическое или газовое — разрешается применять в некоторых отдаленных от основного производства помещениях общей площадью менее 500 м2. Печное отопление не только опасно в пожарном отношении, но и имеет такие недостатки, как
возможность загрязнения воздуха продуктами горения (окисью углерода и др.) и плохой прогрев нижних слоев воздуха в помещении. Кроме того, печное отопление имеет очень низкий коэффициент полезного действия.
Центральное отопление может быть водяным, паровым, пароводяным и воздушным. Для сельскохозяйственных производственных помещений чаще всего применяют водяное отопление, как наиболее простое и безопасное в эксплуатации. В системе центрального водяного отопления теплоносителем является вода, заливаемая в котел. Нагретая до необходимой температуры, она по трубам поступает в нагревательные приборы, где охлаждается, отдавая тепло в окружающее пространство, и возвращается в котел для повторного нагрева.
В качестве нагревательных приборов применяют гладкие (регистры) и ребристые трубы, а также радиаторы. При водяном отоплении низкого давления температура воды на входе в нагревательные приборы составляет 85— 95QC, при выходе из них — около 65—70°С.
Водяное отопление высокого давления представляет собой замкнутую систему с механическим побуждением. При повышенном давлении температура воды и, следовательно, нагревательных приборов достигает 120—135°С.
Паровое отопление может быть низкого давления (до 70 кПа) и высокого давления (сверх 70 кПа). Пар, являющийся теплоносителем, при охлаждении в нагревательных приборах конденсируется, отдавая тепло в воздух помещения. Конденсат возвращается в котел. В системах водяного и парового отопления высокого давления температура нагревательных приборов выше 95°С. При такой температуре возможны пригорания органических частичек пыли с образованием неприятного запаха и случайные ожоги работающих, для предотвращения которых рекомендуется нагревательные приборы закрывать решетками.
При воздушном отоплении холодный наружный воздух подается вентилятором в калорифер, где нагревается, и поступает в помещение. Если нагретый воздушный поток выходит из патрубка на высоте не менее 3,5 м от пола, температура потока допускается до 70°С, а при высоте от пола 2 м — не более 45°С. Теплогенератором в калорифере могут быть пар, горячая вода или электронагреватели. Температура в помещении при воздушном отоплении регулируется вентиляцией.
За последние годы в сельском хозяйстве для местного отопления стали широко применять электрические и пламенные теплогенераторы. Все теплогенераторы работают надежно и требуют очень мало времени на их обслуживание.