Мета: Вивчити прилади, засвоїти методики вимірювання температури, відносної вологості і швидкості руху повітря, атмосферного тиску і визначити ці параметри. На основі одержаних даних зробити відповідний висновок, при необхідності розробити заходи з поліпшення санітарно-гігієнічного стану приміщення.
Теоретичні відомості
Однією з необхідних умов життєдіяльності людини є забезпечення нормативних метеорологічних умов. Метеорологічні умови виробничого середовища (або мікроклімат виробничих приміщень) - це фізичний стан внутрішнього середовища приміщень, який визначається діючими на організм людини сполученнями температури (t°, C), відносної вологості (φ,%) і швидкості руху повітря (V, м/с), а також інтенсивності теплового випромінювання (U, Вт/м2). Мікроклімат характеризує: метеорологічні умови на будь-якій обмеженій території (споруди, приміщення) і чинить суттєвий вплив на протікання внутрішніх процесів в організмі людини, її працездатність.
Температура повітря – це параметр, який відображає його тепловий стан; характеризується кінетичною енергією руху молекул газів повітря.
Вологість повітря - параметр, який відображає вміст в повітрі водяних парів. Розрізняють абсолютну, максимальну та відносну вологість повітря.
Абсолютна вологість (А) - це масовий вміст водяних парів в 1м3 (г/м3).
Максимальна вологість (М) - це граничний масовий вміст водяних парів, що насичують повітря, за даної температури (г/м3).
Відносну вологість повітря можна розрахувати за формулою:
Де: φ – відносна вологість повітря, %; Em – тиск насиченої водяної пари при температурі за зволоженим термометром, мм. рт. ст. (гПа); В – психрометричний коефіцієнт, рівний 6,62∙10-4 °С-1; tc – температура за сухим термометром, °С; РАТМ – атмосферний тиск повітря під час досліду, мм. рт. ст. (гПа); Ес – тиск насиченої водяної пари при температурі за сухим термометром, мм. рт. ст. (гПа). Отже, відносна вологість повітря залежить від температури і від вмісту в ньому водяних парів.
Життєдіяльність людини супроводжується виділенням тепла в навколишнє середовище, величина якого залежить від ступеня фізичного напруження за певних умов.
Для нормального протікання фізіологічних процесів в організмі людини необхідно, щоб тепло, яке виділяється організмом людини, повністю відводилось у навколишнє середовище. У цьому випадку температури організму людини залишається постійною нарівні 36,6°С; тіло людини зберігає цю температуру при коливаннях навколишньої температури від -40° до +40°С. При цьому температура окремих ділянок шкіри та внутрішніх органів може бути від 24°С до 37,1°С. Теплове самопочуття людини залежить від температури навколишнього середовища, швидкості руху та відносної вологості повітря, атмосферного тиску, температури оточуючих предметів та інтенсивності фізичного навантаження організму. Температура оточуючих предметів та інтенсивність фізичного навантаження організму визначають конкретну виробничу обстановку. Такі параметри як температура, швидкість та відносна вологість повітря отримали назву параметрів мікроклімату. Параметри мікроклімату чинять безпосередній вплив на самопочуття людини та її працездатність і можуть змінюватися в широких межах. Зниження температури навколишнього середовища приводить до зростання тепловіддачі і може зумовити переохолодження, яке приведе до порушення кровообігу, зниження імунобіологічних властивостей крові, до захворювання дихальних шляхів тощо. При підвищенні температури повітря мають місце зворотні процеси – підвищення температури організму людини, посилене серцебиття і дихання. Встановлено, що при температурі повітря понад 30°С працездатність людини починає падати. За такої високої температури практично все тепло, що виділяється, віддається у навколишнє середовище при випаровуванні поту. При підвищенні вологості повітря піт не випаровується, а стікає краплинами з поверхні шкіри. Недостатня вологість приводить до інтенсивного випаровування вологи зі слизових оболонок, їх пересихання та розтріскування, забруднення хвороботворними мікробами. Вода та солі, які виносяться з потом, повинні заміщуватися, оскільки їх втрата приводить до виведення з організму вітамінів С і В, згущення крові, підвищення вмісту гемоглобіну, цукру і кальцію, зниження кислотності шлункового соку, посилення витрати вуглеводів, жирів, руйнуванню білків та порушення діяльності серцево-судинної системи.
Зневоднення організму на 15-20% приводить до смертельного наслідку. Дня відновлення водного балансу рекомендується вживати підсолену воду (5 г солі на 1 л води), у кліматичних умовах рекомендується пити охолоджену воду, чай. Тривалий вплив високої температури зі значною вологістю може привести до накопичення тепла в організмі і до гіпертермії - стану, при якому температура тіла піднімається до 38-40°С. При гіпертермії і, як наслідок, тепловому ударі, спостерігається головний біль, запаморочення, загальна слабкість, сухість у роті, блювання, потовиділення. Пульс та частота дихання прискорюються, в крові зростає вміст надлишкового азоту та молочної кислоти, спостерігається блідість, посиніння шкіри, зіниці розширені, часом виникають судоми, втрата свідомості.
При зниженій температурі та значній вологості повітря виникає переохолодження організму (гіпотермія). Спочатку спостерігається зниження частоти дихання, збільшення об'єму вдиху. При тривалому впливі холоду дихання стає неритмічним частота та об'єм вдиху зростають, змінюється вуглеводний обмін, з'являється м'язове тремтіння, при якому вся енергія тремтіння перетворюється в теплоту. Це дозволяє протягом даного часу затримувати зниження температури внутрішніх органів. Наслідком дії низьких температур є холодові травми. Рух повітря в робочій зоні може бути викликаний нерівномірним нагріванням повітря, дією вентиляційної системи або технологічного обладнання. В залежності від швидкості рух повітря може поліпшувати або погіршувати самопочуття людини. Необхідно відмітити, що для людей в стані спокою швидкість руху повітря менше 0,1 м/с відчувається як застій, а більше 0,25 м/с - як протяг.
На організм людини, а саме на її працездатність впливає і атмосферний тиск, який характеризується вагою стовпа атмосфери на одиницю, поверхні. При сприятливому поєднанні параметрів мікроклімату людина відчуває стан комфорту, при якому тепловіддача рівна теплоутворенню і тому температура тіла підтримується на рівні 36,6°С. Здатність організму людини зберігати постійну температуру тіла, не дивлячись на значні зміни метеорологічних умов зовнішнього середовища і власної теплопродукції, називається терморегуляцією. Механізм терморегуляції полягає в збільшенні або зменшенні припливу крові до периферійних кровоносних судин. Для створення здорового мікроклімату необхідно знати оптимальні і допустимі поєднання його параметрів, вміти їх вимірювати і регулювати.
Оптимальні параметри – це сукупність параметрів мікроклімату, які при тривалій і систематичній дії на людину забезпечують збереження нормального функціонального і теплового стану організму без перенапруження механізму терморегуляції.
Допустимі параметри – сукупність параметрів мікроклімату, при тривалій та систематичній дії яких на людину можуть виникнути швидко нормалізуючі відхилення функціонального і теплового стану організму і роботи механізму терморегуляції, яка не виходить за межі фізіологічних можливостей. Оптимальні параметри створюють комфортність робочої зони та забезпечують передумови високого рівня працездатності.
При виборі нормативних параметрів враховують: періоди року – холодний із середньодобовою температурою зовнішнього повітря +І0°С і нижче; теплий – із температурою вище +10°С; категорії робіт за фізичним навантаженням – легка з енерговитратами до 174 Вт (150 ккал/г); середньої важкості з енерговитратами 175-290 Вт (151-250 ккал/г); важка з енерговитратами більше 290 Вт (більше 250 ккал/г); характер робочого місця - постійне чи непостійне. Постійне – це місце на якому працівник знаходиться більшу частину робочого часу (понад 50% або понад 2 години безперервно). Якщо робота виконується в різних куточках робочої зони, постійним робочим місцем рахується вся робоча зона. Непостійне – це місце, на якому працівник знаходиться меншу частину (менше 50% або менше 2 години безперервно) свого робочого часу.
Параметри мікроклімату в приміщеннях підтримують комплексом заходів організаційних, санітарних і профілактичних. До них відносять засоби локалізації тепловиділень від обладнання і теплоізоляція, вентиляція та кондиціювання повітря, щільне закривання вікон, дверей, влаштування повітряних і повітряно-теплових завіс на дверях, вологе прибирання та опалення приміщень.
Для вимірювання мікрокліматичних умов використовують наступні прилади: термометри ртутні та спиртові, термограф М-16А, гігрометр М-68, гігрограф М-21А, аспіраційний психрометр МВ-4М,барометр-анероїд БР-52, анемометр крильчатки АСО-3, барограф М-22Н, баротермогігрометр БМ-2 та інші.
Рис.5.1. Схематичне зображення термографа.
1 – барабан; 2 – біметалева пластина; 3 – стрілка
пера; 4 – передаточний механізм.
Термограф (рис. 5.1) призначений для реєстрації зміни температури навколишнього повітря в часі. Принцип роботи приладу заснований на властивості біметалічної пластини змінювати радіус згину із зміною температури повітря. При зміні температури повітря біметалева пластинка деформується і діє на важіль 4 (передаточний механізм), що призводить до відповідного переміщення стрілки 3 з пером у вертикальній площині. Барабан 1 рівномірно обертається завдяки вмонтованій в нього пружині. На барабані кріпиться папір з нанесеними поділками, на якому перо пише діаграму.
На рис. 5.2 зображено термограф М-16А, призначений для реєстрації зміни температури в межах від -35° до +45°С протягом певного часу.
Рис. 5.2. Механізм термографа.
Принцип роботи гігрографа (рис. 5.3) заснований на властивості обезжиреного жіночого волосся змінювати свою довжину із зміною відносної вологості повітря. При зниженні вологості повітря пучок волосся 2 скорочується, при цьому гачок 4 повертає вісь, на якій кріпиться передаточний механізм 3. Передаточний механізм у свою чергу повертає вісь, на якій прикріплена стрілка з пером 5. Перо ковзає по стрічці барабана 1, який рівномірно обертається під дією спіральної пружини, що накручується ключем 7. Таким чином отримується графік зміни температури з часом.
Рис.5.3. Принципова схема гігрографа: 1 – барабан;2 – волосяна нитка;
3 – передаточний механізм;4 – гачок натягу нитки; 5 – стрілочка з пером;
6 – противага; 7 – ключ.
На такому принципі побудований гігрограф М-21А (рис. 5.4). Він призначений для вимірювання і реєстрації відносної вологості повітря в часі в діапазоні від 30 до 100% при температурі повітря від -35° до +45°С.
Рис.5.4. Зовнішній вигляд гігрографа М-21А
Психометр аспірацій ний МВ-4М (рис. 5.3) використовується для визначення відносної вологості і температури повітря. Діапазон вимірювання відносної вологості повітря при температурі від +5°С до +40°С становить від 10 до 100%; температури від -25°С до 50°С. Ціна поділки шкали термометрів становить 0,2°С.
Барометр-анероїд БР-52 використовується для вимірювання атмосферного тиску в межах від 960 до 1040 гПа (720-780 мм.рт.ст.). Барометр включає в себе механізм, який складається із анероїдних коробок, шкали і двох стрілок (показуючої і фіксуючої). В верхній частині корпусу є гвинт, що слугує для встановлення стрілки на відмітку шкали відповідно до даного атмосферного тиску. Шкала приладу проградуйована в Паскалях (Па) і мм.рт.ст. Конструкція барометру передбачає його експлуатацію в настінному варіанті.
Принцип дії барографа (рис. 5.6) базується на деформації декількох з’єднаних між собою герметично закритих коробочок під дією атмосферного тиску.
Рис. 5.5. Психрометр аспіраційний
1 – трубки захисту (2); 2 – аспіраційна чашка; 3 – повітропровід; 4 – термометр змочений; 5 – термозахист; 6 – термометр сухий; 7 – аспіраційна головка.
Принцип роботи барографа (рис. 5. 6)базується на властивості анероїдних коробок 1 реагувати на зміну атмосферного тиску із зміною своїх геометричних розмірів по висоті за рахунок деформації мембран.
Рис.5.6. Принципова схема барографа: 1 – коробки барометрів; 2 – стрілочка з пером; 3 – стрічка для написання діарам; 4 – барабан; 5 – ключ.
Барограф М-22А (рис. 5.7) призначений для безперервної реєстрації зміни атмосферного тиску в наземних умовах в межах від 780 до 1060гПа при температурі повітря від -10°С до +45°С.
Рис 5.7. Механізм барографа
Баротермогігрометр БМ-2 призначений для вимірювання тиску, температури і відносної вологості повітря. Шкала атмосферного тиску відградуйована в гектопаскалях (гПа) і мм. рт. ст.
Анемометри (крильчатий АСО-3. чашковий МС-ІЗ) призначені для вимірювання швидкості руху повітря відповідно в межах 0,3-5 і 1,0-20,0м/с.
Анемометр АСО-3 (рис. 5.8) складається із колеса з алюмінієвими крилами, розташованими під кутом 45° до площини, перпендикулярній осі колеса.
| Рис. 5.8. Анемометр крильчастий АСО-3: 1 - крильчатка; 2 - вісь крильчатки; З - лічильний механізм, 4 - аретир; 5 - ручка. |
Вітроприймачем анемометра МС-13 (рис. 5.8) є 4-х чашкова вертушка (1), насаджена на вісь, на нижньому кінці якої нарізаний черв'як. Він зв'язаний з редуктором, який передає рух трьом стрілкам-показчикам. Циферблат в цьому анемометрі, як і в анемометрі АСО-3, має три шкали: шкалу одиниць, сотень і тисяч. Відповідно є стрілки шкали одиниць (2), сотень (3) і тисяч (4). Вмикання і вимикання механізму здійснюється аретиром (5).
| Рис.5.9. Анемометр чашковий МС-13 1 – вітряк; 2 – стрілка шкали одиниць, З – стрілка шкали сотень; 4 – стрілка шкали тисяч; 5 – аретир; 6 – гвинт. |
Користуючись приладами, зробити виміри відповідно категоріям роботи. Дані вимірювань занести до таблиці 1, записавши їх як «прийняті значення» для даної категорії роботи і періоду року. До таблиці результатів досліджень метеорологічних умов занести також дані ДСТ 12.1.005-88 і зробити відповідні висновки.
Таблиця 1
Таблиця результатів досліджень метеорологічних умов
| Категорія роботи | ||
| Період року | ||
| Прийняті значення: | ||
| температури повітря, °С: | ||
| швидкості руху повітря, м/с: | ||
| відносної вологості повітря,%: | ||
| Оптимальні значення за ДСТ 12.1.005-88 | ||
| температури повітря, °С: | ||
| швидкості руху повітря, м/с: | ||
| відносної вологості повітря, %: | ||
| Допустимі значення за ДСТ 12.1.005-88 | ||
| температури повітря, °С: | ||
| швидкості руху повітря, м/с: | ||
| відносної вологості повітря,%: |
Висновок:_________________________
Таблиця 2
Норма штучного та природного освітлення виробничих приміщень
(витяг з СНіП 11-4-79)
| Характеристика зорових робіт | Найменший розмір об'єкта розпізнавання, мм | Розряд зорової роботи | Під розряд зорової роботи | Штучне освітлення, лк. | Природне освітлення | Суміщене освітлення | |||||||
| Люмінісцентні лампи | Лампи розжарення | КПО, % | |||||||||||
| Комбіноване | Загальне | Комбіноване | Загальне | при верхньому (комбінованому) | при боковому | при верхньому (комбінованому) | при боковому | ||||||
| Комбінованеін. | загальне | комбіноване | загальне | ||||||||||
| Високої точності | 0,3-0,5 | ІІІ | а б в г | 1,2 | |||||||||
| Середньої точності | 0,5-1,0 | ІV | а б в г | 1,5 | 2,4 | 0,9 | |||||||
| Малої точності | 1,0-5,0 | V | а б в г | - - | - - - | - | 1,0 | 1,8 | 0,6 | ||||
Таблиця 3
Нормові параметри мікроклімату в робочій зоні (ДСТ 12.1.005-88)
Таблиця 4
Психрометрична таблиця
Рис. 5.10. Психрометричний графік
Питання для контролю та самоконтролю
1. Дати визначення мікроклімату виробничих приміщень.
2. Пояснити як параметри мікроклімату впливають на організм людини і її працездатність?
3. Пояснити причини перегріву і переохолодження організму.
4. Що таке терморегуляція організму людини і як вона здійснюється в процесі її трудової діяльності?
5. Пояснити поняття вологість повітря і дати визначення абсолютної, максимальної і відносної вологості повітря.
6. Пояснити поняття "атмосферний тиск" і "нормальний атмосферний тиск".
7. Від чого залежить нормування параметрів мікроклімату в приміщенні?
8. Які види категорій робіт Ви знаєте? Пояснити їх.
9. Дати визначення теплого і холодного періодів року.
10. Дати визначення оптимальних і допустимих параметрів мікроклімату.
11. Якими профілактичними заходами регулюють і підтримують необхідні параметри мікроклімату в приміщеннях?
Практична робота №7
