Применяемые приборы и методики

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ

УСЛОВИЙ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ

Методические указания к лабораторной работе по экологии

Набережные Челны

УДК 628.8 (076)

Исследование метеорологических условий на рабочем месте: Методические указания к лабораторной работе по экологии /Составитель: С.Г. Обухов - Набережные Челны: ИНЭКА, 2003. - 21с. Приведена в регламент 2009 г.

Данное методическое указание к лабораторной работе по курсу «Экология» содержит общие положения, отражающие влияние метеорологических условий на организм человека в зависимости от соотношения процессов теплообразования и теплообмена (теплопередачи), роль в этом процессе терморегуляции организма, разъясняются принципы нормирования параметров микроклимата. Во второй части дается описание устройства и принцип действия применяемых приборов, а также проводятся необходимые для расчетов табличные данные. Приводится методика исследования метеорологических условий и оценки влияния изменяющихся условий на организм человека, даются рекомендации по оформлению полученных результатов.

Рецензент: доктор техн. наук, профессор каф. МиТЛП

Н.Н. Сафронов.

Печатается по решению научно-методического совета.

инженерно-экономическая академия, 2009г.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ

Цель работы: изучить основные принципы нормирования метеорологических условий в производственных помещениях. Изучить методы измерения параметров микроклимата и измерительные приборы. Исследовать параметры микроклимата на рабочем месте и дать их оценку на основании существующих норм (ГОСТ ССБТ 12.1.005 - 88).

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Метеорологическими условиями на рабочем месте называют физическое состояние воздушной среды, характеризуемое температурой, относительной влажностью, скоростью движения воздуха, барометрическим давлением.

Человеческий организм обладает свойством терморегуляции, т.е. способностью регулировать теплообразование и теплоотдачу в зависимости от окружающих условий и тяжести труда, сохраняя при этом температуру тела постоянной (36,5... 37° С).

Терморегуляция - совокупность физиологических процессов у теплокровных организмов, поддерживающих температуру тела на постоянном уровне. Терморегуляция обеспечивает жизнедеятельность организмов в разнообразных условиях среды. Постоянство температуры тела осуществляется благодаря изменениям теплопроизводства и теплоотдачи в зависимости от температуры внешней среды. Физиологические процессы, лежащие в основе изменений теплопроизводства, называют химической терморегуляции; процессы, ведущие к изменению теплоотдачи, - физической терморегуляции.

Химическая терморегуляция осуществляется за счет изменений интенсивности окислительных процессов, главным образом в мышцах и некоторых внутренних органах (печени, кишечнике, крупных железах). Часто химическая терморегуляция связана с мышечной деятельностью (например, дрожанием, вызывающим значительное повышение производства теплоты).

Физическая терморегуляция включает многочисленные процессы, изменяющие теплоотдачу (теплообмен). В первую очередь к ним относятся изменения температуры кожи в связи с расширением кожных сосудов при высоких температурах и сужением их при низких температурах, а так же изменения потоотделения (испарение пота с поверхности кожи) и дыхания (испарение воды легкими). Теплоотдача испарением преобладает при температурах среды, превышающих температуру кожи.

Терморегуляция осуществляется рефлекторно благодаря раздражению температурных рецепторов кожи и слизистых оболочек, что вызывает возникновении нервных импульсов, возбуждающих нервные центры терморегуляции, расположенные в области межуточного мозга.

В индивидуальном развитии организма терморегуляция появляется к моменту рождения. В онтогенезе сначала развиваются процессы химической терморегуляции, а затем физической терморегуляции.

Для того чтобы физиологические процессы в организме человека протекали нормально, окружающая среда должна обладать способностью воспринимать тепло, выделяемое организмом.

Количество теплоты Q, выделяемое человеком, передается теплопроводностью через одежду Q_т, и отводится в окружающую среду благодаря конвекции воздуха у тела человека Q_к, путем теплового излучения в окружающую среду Q_изл, и испарения влаги с поверхности тела Q_исп, а так же потерь теплоты за счет энтальпии выдыхаемого воздуха Q_b, т.е.

Q = Qт + Qк + Qизл + Qисп + Q_b.

Вклад составляющих тепло потерь будет существенно меняться в зависимости от состояния окружающей среды.

При оптимальном сочетании параметров микроклимата устанавливается тепловое равновесие системы «человек - окружающая среда», т.е. количество теплоты, вырабатываемой организмом, и теплоты, отдаваемой в окружающую среду, за то же время равно. В таких условиях терморегуляция организма происходит без какого-либо напряжения и человек испытывает ощущение теплового комфорта. Такие условия микроклимата обеспечивает высокий уровень работоспособности.

Если отклонения от оптимального сочетания параметров микроклимата невелики или непродолжительны по времени (допустимые условия микроклимата), человек может испытывать неприятные ощущения, вызванные нарушением равновесия процессов теплопроизводства и теплоотдачи. Однако за счет напряжения со стороны органов и систем, принимающих участие в терморегуляции (система пищеварения, сердечно-сосудистая и нервная системы, органы дыхания, система потоотделения), организм способен справиться с такими отклонениями. Эти отклонения не вызывают устойчивого изменения в состоянии здоровья, хотя может наблюдаться снижение работоспособности человека в среднем на 10-15 %.

Повышение температуры воздуха и окружающих поверхностей приводит к уменьшению теплоотдачи человека за счет конвекции и излучения и решающее значение приобретает отвод теплоты путем испарения пота. При высоких значениях относительной влажности воздуха затрудняется (или перекрывается) и этот путь теплоотдачи, что может привести к перегреву организма (гипертермия).

При понижении температуры окружающего воздуха, повышении скорости его движения и относительно влажности отвод теплоты от организма не компенсируется его производством. Если теплоизолирующие свойства одежды не обеспечивают защиту организма от чрезмерной потери теплоты и система терморегуляции не справляется с поддержанием нормальной температуры тела, может наступить переохлаждение организма (гипотермия).

Составляющие факторы микроклимата действуют на организм человека взаимосвязано. Например, у человека возникает одинаковое теплоощущение в неподвижном воздухе (V = 0 м/с) при следующих соотношениях температуры и влажности:

Температура воздуха, °С
Относительная влажность, %

Теплоощущение человека можно изменить, меняя скорость движения воздуха при постоянной его температуре и относительной влажности. Увеличение скорости движения воздуха повлечет за собой снижение теплоощущения, вследствие увеличения теплоотдачи.

Одному и тому же теплоощущению человека соответствуют различные комбинации указанных метеорологических факторов, например:

Температура воздуха, ° С	17,8	22,4	25,5	28,6
Относительная влажность, %
Скорость движения воздуха, м/с	0,0	0,5	1,0	2,0

В связи с рассмотренным влиянием различных факторов воздушной среды на теплоощущения человека используется метод учета суммарного действия параметров микроклимата или гак называемый метод эффективных и эквивалентно - эффективных температур.

Под эффективной температурой (ЭТ) понимают температуру насыщенного паром неподвижного воздуха (j = 100 %, v = 0 м/с), обладающего такой же охлаждающей способностью, как воздух с заданными значениями температуры, влажности и скорости движения. Так, в приведенном выше первом примере температура 18°С (при (j = 100%) является эффективной температурой для всех последующих соотношений температуры и относительной влажности. Для второго примера все эти четыре комбинации метеорологических составляющих вызывают одинаковое тепловое ощущение и равнозначны ЭТ 17,8°С.

Эффективная температура - мера комбинированного действия на организм человека температуры, влажности и скорости движения воздуха, вызывающего определенное тепловое ощущение. Шкала ЭТ получена эмпирическим путем. Таким образом, ЭТ не определяет физического состояния среды, а выражает лишь субъективное суммарное действие температуры, влажности скорости движения воздуха на организм человека.

Интервал значений ЭТ, в пределах которого создаются наиболее благоприятные условия для теплорегуляции организма, называется зоной комфорта. Для нормально одетого человека эта зона лежит в пределах 16,7-20,6°С ЭТ (по другим данным 17,2-21,7°С).

Для любого сочетания температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха можно найти температуру движущегося насыщенного воздуха (j = 100%), который создает то же теплоощущение (обладает той же охлаждающей способностью). Эта температура называется эквивалентно эффективная (ЭЭТ), т.е. температура насыщенного паром подвижного воздуха, скорость которого равна скорости исследуемой среды (j = 100 %, v = v_дан), обладающего такой же охлаждающей способностью, как подвижный воздух с заданными значениями температуры, влажности и скорости движения. ЭЭТ учитывает теплоощущение человека, связанное с восприятием в совокупности всех параметров микроклимата. Значение ЭТ и ЭЭТ определяют по номограмме (см. рис. 1).

Эффективная и эквивалентно-эффективная температуры служат исходными данными при проектировании новых рабочих мест.

ГОСТ 12.1.005 - 88 устанавливает нормы на микроклимат в производственном помещении в оптимальных и допустимых параметрах. В действующих нормах регламентируется температура, относительная влажность и скорость движения воздуха с учетом периода года, степени тяжести выполняемой работы и характера производственного помещения по количеству избыточного тепла (см. таблицы).

Оптимальные нормы приведены в таблице 1, допустимые - в таблице 2 (для холодного и переходного времени года) и 3 (для теплого).

Таблица 1

Период года	Категория работ	Темпера-тура, °С	Относи-тельная влаж-ность, %	Скорость движения воздуха (не более), м/с
Холод-ный и переход-ный	Легкая I	20-23	60-40	0-2
Средней тяжести IIа	18-20	60-40	0,2
Средней тяжести IIб	17-20	60-40	0,3
Тяжелая III	16-18	60-40	0,3
Теплый	Легкая I	22-25	60-40	0,2
Средней тяжести IIа	21-23	60-40	0,3
Средней тяжести IIб	20-22	60-40	0,4
Тяжелая III	18-21	60-40	0,5

Таблица 2

Категория работ	Темпера-тура воздуха, °С	Относитель-ная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха (не более), м/с	Температура воздуха вне постоянных рабочих мест, °С
Легкая I	19-25		0,2	15-26
Средней тяжести IIа	17-23		0,3	13-24
Средней тяжести IIб	15-21		0,4	13-24
Тяжелая III	13-19		0,5	12-19

Рис.1

Таблица 3

Категория работ	Температура воздуха, °С	Относи-тельная влаж-ность воздуха, %	Скорость движения воздуха (не более), м/с	Температура воздуха вне пос-тоянных рабо-чих мест, °С
С избытком явного тепла	С избытком явного тепла	С избытком явного тепла
Незначи-тельным	Значи-тельным	Незна-читель-ным	Значи-тель-ным	Незна-читель-ным	Значи-тель-ным
Легкая I	Не более чем на 3 °С выше температуры на-ружного воздуха, но не бо-лее 20 °С	Не более чем на 5 °С выше температуры на-ружного воздуха, но не бо-лее 28 °С	При 28 °С-55	0,2-0,5	0,2-0,5	Не бо-лее чем на 3 °С выше темпе-ратуры наруж-ного воздуха	Не бо-лее чем на 5 °С выше темпе-ратуры наруж-ного воздуха
Средней тяжести IIа	При 27 °С-60	0,2-0,5	0,3-0,7
Средней тяжести IIб	При 26 °С-65	0,3-0,7	0,5-1,0
Тяжелая III	Не более чем на 3 °С выше температуры на-ружного воздуха, но не бо-лее 26 °С	Не более чем на 5 °С выше температуры на-ружного воздуха, но не бо-лее 26 °С	При 25 °С-70 При 24°С и ниже 75	0,3-0,7	0,5-1,0

Различают 2 периода года: холодный период или переходный (при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже +10°С) и теплый (при температуре выше +10°С).

По степени тяжести все работы подразделяются на 3 категории. Тяжесть выполняемых работ характеризуется общими энергозатратами организма на их выполнение. К легким (категория I) относятся работы, производимые сидя или связанные с ходьбой, но не требующие систематического физического напряжения (энергозатраты до 72 Дж/с или 150 ккал/ч). К работам средней тяжести IIа относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие переноса тяжести (энергозатраты 172-232 Дж/с или 150-200 ккал/ч) и IIб - работы, связанные с ходьбой и переносом небольших (до 10кг) тяжестей (энергозатраты 232-293 Дж/с или 200-250 ккал/ч). К тяжелым физическим (категория III) относятся работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности, с постоянными передвижениями и переносом значительных (более 10 кг) тяжестей и энергозатратами более 293 Дж/с или более 250 ккал/ч.

По количеству избыточной теплоты различают помещения с незначительным избытком явной теплоты q_v < 32 Вт/м³ (q_v < 20 ккал/м час) и помещения со значительным избытком явной теплоты q_v >32 Вт/м³ (q_v > 20 ккал/м³ час), где q_v - объемная плотность тепловыделения (объемная плотность теплового потока).

Явная теплота - это теплота, поступающая в рабочее помещение от оборудования, отопительных приборов, нагретых материалов и других источников. К избыткам явной теплоты относятся остаточные количества явной теплоты, поступающие в помещение после осуществления всех технологических, строительных, санитарных и санитарно-технических мероприятий по их уменьшению (теплоизоляция нагретых поверхностей, герметизация оборудования, устройство местных вытяжек нагретого воздуха и т.д.)

ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИБОРЫ И МЕТОДИКИ