Основные параметры микроклимата в производственных
помещениях
В процессе труда в производственном помещении человек находится под влиянием определенных метеорологических условий, или микроклимата.
К основным нормируемым показателям микроклимата воздуха рабочей зоны относятся:
1. температура (t, С)
2. относительная влажность (%)
3. скорость движения воздуха (V,м/с)
4. интенсивность теплового излучения (7, Вт/м2) различных нагретых
поверхностей, температура которых превышает температуру в
производственном помещении.
Если в производственном помещении находятся различные источники тепла, температура которых превышает температуру человеческого тела, то тепло от них самопроизвольно переходит к менее нагретому телу, т. е. к человеку, Известно, что различают три принципиально разных элементарных способа распространения тепла: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.
1.Теплопроводность представляет собой перенос тепла вследствие
беспорядочного (теплового) движения микрочастиц (атомов,
молекул или электронов), непосредственно соприкасающихся
друг с другом.
2.Конвекцией называется перенос тепла вследствие движения и
перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости.
3.Тепловое излучение - это процесс распространения
электромагнитных колебаний с различной длиной волны,
обусловленный тепловым движением атомов или молекул
излучающего тела, В реальных условиях тепло передается не
каким-либо одним из указанных выше способов, а
комбинированным.
Человек в процессе труда постоянно находится в состоянии теплового взаимодействия с окружающей средой. Для нормального протекания физиологических процессов в организме человека требуется поддержание практически постоянной температуры его внутренних органов (приблизительно 36,6 С). Способность человеческого организма к поддержанию постоянной температуры носит название терморегуляции.
В противном случае теплообмен осуществляется в обратном направлении - от нагретых поверхностей к человеку. Теплоотдача конвекцией зависит от температуры воздуха в помещении и скорости его движения на рабочем месте, а отдача теплоты путем испарения - от относительной влажности и скорости движения воздуха.
Нормальное тепловое самочувствие человека при выполнении им работы любой категории тяжести достигается при соблюдении теплового баланса.
Обмораживание. Влияние температуры окружающего воздуха на человеческий организм связано и первую очередь с сужением или расширением сосудов кожи. Под действием низких температурвоздуха кровеносные сосуды кожи сужаются, в результате чего замедляется поток крови к поверхности тела и снижается теплоотдача от поверхности тела.
При высоких температурах окружающего воздуха наблюдается обратная картина: потоотделение за счет расширения кровеносных сосудов кожи и увеличения притока крови
существенно увеличивается теплоотдача в окружающую среду.
Но повышенная влажность (> 85%) затрудняет теплообмен между организмом человека и внешней средой вследствие уменьшения испарения влаги с поверхности кожи, а низкая влажность (<20%) приводит к пересыханию слизистых оболочек дыхательных путей. Движение воздуха в производственном помещении улучшает теплообмен между телом человека и внешней средой, но излишняя скорость движения воздуха (сквозняки) повышает вероятность возникновения простудных заболеваний.
Постоянное отклонение oт нормальных параметров микроклимата приводит к перегреву или переохлаждению человеческого организма и связанным с ними негативными последствиям:
1. при перегреве - к обильному потоотделению, учащению пульса и дыхания, резкой слабости, головокружению, появлению судорог; а в тяжелых - возникновению теплового удара.
2. при переохлаждении возникают простудные заболевания, хронические воспаления суставов, мышц и др.
Для исключения перечисленных выше негативных последствий необходимо правильно выбирать параметры микроклимата в производственных помещениях.
В отечественных нормативных документах выделены понятия оптимальных и допустимых параметров микроклимата.
1. Оптимальными микроклиматическими условиями являются такие сочетания количественных параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции. Он обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылка для высокого уровня работоспособности.
2. Допустимыми условиямиявляются такие сочетания количественных параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать переходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.
В ГОСТе 12. 1. 005 - 88 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования». В этом ГОСТе представлены оптимальные и допустимые параметры микроклимата в производственном помещении в зависимости от тяжести выполняемых работ; количества избыточного тепла в помещении и сезона (времени года).
В соответствии с этим ГОСТом различают:
1. холодный;
2.переходный периоды года (со среднесуточной температурой наружного воздуха ниже + 10С);
3. теплый период года (с температурой +10С);
Все категории выполняемых работ подразделяются на:
1.легкие, (энергозатраты до 172 Вт),
2.средней тяжести (энергозатраты 172-293 Вт)
3.тяжелые (энергозатраты более 293 Вт).
По количеству избыточного тепла все производственные помещения делятся на помещения с незначительными избытками явной теплоты и помещения со значительным избытком теплоты.
В качестве примера определим оптимальные и допустимые параметры микроклимата на постоянных рабочих местах исходя из следующих показателей: категория работ – тяжелая, период года – холодный, помещения – с незначительным избытком явной теплоты.
| Параметр | Величина параметра | |
| Оптимальная | Допустимая | |
| 1.Температура воздуха, С | 15-16о | 13-19о |
| 2.Относительная влажность воздуха, % | 40-60% | Не более 75% |
| 3.Скорость движения воздуха, м/с | Не более 0,3 м/с | Не более 0,5 м/с |
При постоянном тепловом облучении человеческого организма наступают нарушения в деятельности его основных систем и в первую очередь сердечно- сосудистой и нервной систем.
Для поддержания нормальных параметров микроклимата в рабочей зоне применяют следующие основные мероприятия: механизацию и автоматизацию технологических процессов, устройство систем вентиляции, кондиционирования воздуха и отопления.
Кроме того, важное значение имеет правильная организация труда и отдыха работников, выполняющих трудоемкие работы в горячих цехах. Для этих категорий работников устраивают специальные места отдыха в помещениях с нормальной температурой, оснащенных системой вентиляции и снабжения питьевой водой.
Механизация и автоматизация производственного процесса позволяют либо резко снизить трудовую нагрузку на работающих либо вовсе убрать человека с производственной среды, переложив его трудовые функции на автоматизированные машины и оборудование. Однако автоматизация технологических процессов требует значительных экономических затрат, что затрудняет внедрение указанных мероприятий в производственную практику.
Для защиты от теплового излучения используют различные теплоизолирующие материалы, устраивают теплозащитные экраны и специальные системы вентиляции (воздушное душирование). Перечисленные выше средства зашиты носят обобщающее понятие теплозащитных средств.
Для теплоизоляции используют различные материалы, например, асбестовую ткань и картон, специальные бетон и кирпич, минеральную и шлаковую вату, стеклоткань, углеродный войлок и др. Так, в качестве теплоизоляционных материалов для трубопроводов пара и горячей воды, а также для трубопроводов холодоснабжения, используемых в промышленных холодильниках, могут быть использованы материалы из минеральной ваты.
Теплозащитные экраны используют для локализации источников теплового излучения, снижения облученности на рабочих местах, а также для снижения температуры поверхностей, окружающих рабочее место. Часть теплового излучения экраны отражают, а часть поглощают.
Различают теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие экраны.
1. Теплоотражающие экраны представляют собой конструкции из алюминия или стали, фольги или сетки на их основании.
2. Теплопоглощающий экран – конструкция из огнеупорного кирпича (типа шамота), асбестового картона или стекла (прозрачные экраны).
3. Теплоотводящие экраны - это полые конструкции, охлаждаемые изнутри водой.
Своеобразным отводящим прозрачным экраном служит так называемая водяная завеса. Которую устраивают у технологических отверстий промышленных печей и через которую вводят внутрь печей инструменты, обрабатываемые материалы, заготовки и др.
СОЗДАНИЕ ТРЕБУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА В
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
Для создания требуемых параметров микроклимата в производственном помещении применяют системы вентиляции и кондиционирования воздуха, а также различные отопительные устройства. Вентиляция представляет собой смену воздуха в помещении, предназначенную поддерживать в нем соответствующие метеорологические условия и чистоту воздушной среды.
Вентиляция помещений достигается удалением из них нагретого или загрязненного воздуха иподачей чистого наружного воздуха.
Общеобменная вентиляция предназначена для поддержания требуемых параметров воздушной среды во всем объеме помещения.
По способу перемещения воздуха вентиляция может быть как естественной, так и с механическим побуждением, возможно также сочетание этих двух способов. При естественной вентиляции воздух перемещается за счет разности температур в помещении и наружного воздуха, а также в результате ветрового давления (действия ветра). Способы естественной вентиляции: проветривание, аэрация (форточка, окно).
При механическойвентиляции в оздух перемещается с помощью специальных воздуходувных машин-вентиляторов, создающих определенное давление и служащих для перемещения воздуха в вентиляционной сети. Чаще всего на практике используют осевые и радиальные вентиляторы (компрессоры, насосы).
По месту действия вентиляция бывает общеобменной и местной. Общеобменная вентиляция обеспечивает поддержание требуемых параметров воздушной среды во всем объеме помещения, а местная - в определенной его части.
Воздух, всасываемый вентиляторами из атмосферы, после очистки и подогрева поступает в специальные каналы, называемые воздуховодами, и разводится по производственному помещению. Такая вентиляция называется, приточной. Нагретый воздух из помещения, содержащий водяные нары, отводится из помещения с помощью системы вытяжной вентиляции.
Приточная и вытяжная ветвь вентиляции могут быть объединены, в этом случае система вентиляции называется приточно-вытяжной. Большое распространение на практике получила приточно-вытяжная вентиляция с рециркуляцией воздуха. Для нее характерно использование части воздуха, удаляемого из помещения и прошедшего очистку в системе приточной вентиляции. При этом рециркулирующий воздух разбавляется частью свежего воздуха, поступающею из атмосферы. Использование такой системы вентиляции позволяет снизить расходы на очистку воздуха, посту паки него из атмосферы, и на его нагрев в холодное время года. Для создания требуемых параметров микроклимата на определенном участке производственного помещения служит местная приточная вентиляция. В отличие от общеобменной приточной вентиляции она подает воздух не во все помещения, а лишь в ограниченную часть. Различают следующие устройства местной приточной вентиляции: воздушные души и оазисы, а также воздушно-тепловые завесы.
Воздушные души применяются для защиты работающих от воздействия теплового излучения. Принцип действия этого устройства основан на обдуве работающего струёй увлажненного воздушного потока, скорость которого составляет 1-3,5 м/с. При этом увеличивается теплоотдача от организма человека в окружающую среду. В воздушных оазисах, представляющих собой часть производственного помещения, ограниченного со всех сторон переносными перегородками, создаются требуемые параметры микроклимата. Указанные источники используются в горячих цехах.
Для защиты людей от переохлаждения в холодное время года в дверных проемах и воротах устраивают воздушные и воздушно-тепловые завесы.Принцип их работы основан на том, что под углом к холодному воздушному потоку, поступающему в помещение, направлен воздушный поток (комнатной температуры или подогретый), который либо снижает скорость и изменяет направление холодного воздушного потока, уменьшая вероятность возникновения сквозняков впроизводственном помещении, либо подогревает холодный поток (в случае воздушно-тепловой завесы). Такие воздушно- тепловые завесы установлены на входах на станции метрополитена, а также в дверях крупных магазинов.
В настоящее время для поддержания требуемых параметров микроклимата широко применяются установки для кондиционирования воздуха (кондиционеры). Кондиционированием воздуханазывается создание и автоматическое поддержание в производственных или бытовых помещениях независимо от внешних метеорологических условий постоянных или изменяющихся по определенной программе температуры, влажности, чистоты и скорости движения воздуха, сочетание которых создает комфортные условия труда или требуется для нормального протекания технологического процесса. Кондиционер - это автоматизированная вентиляционная установка, которая поддерживает в помещении заданные параметры микроклимата.
Для поддержания заданной температуры воздуха в помещениях в холодное время года используют- различные системы отопления: водяная, паровая, воздушная и комбинированная.
В системах водяного отопленияв качестве теплоносителя используется вода, нагретая либо до 100 С либо перегретая выше этой температуры. Эти системы отопления наиболее эффективны в санитарно- гигиеническом отношения.
Системы парового отопления используются, как правило, в промышленных помещениях. Теплоносителем в них является водяной пар низкого или высокого давления. В воздушных системахдля отопления используется нагретый воздух.
Для измерения относительной влажности воздуха используются приборы называемые психрометрами и гигрометрами.
Психрометр - это устройство состоящие из сухого и влажного термометров. У влажного термометра резервуар обернут гигроскопической тканью конец которой опущен в стаканчик с дисцилированной водой. Сухой термометр показывает температуру воздуха в производственном помещении, а влажный - более низкую температуру так как испаряющаяся с поверхности влажной ткани вода отнимает тепло у резервуара термометра. Существуют специальные переводные психрометрические таблицы позволяющие по температурам сухого и влажного термометров определять относительную влажность воздуха в помещении.
Гигрометр, действие которого основано на свойстве некоторых органических веществ (органических мембран, человеческого волоса) удлиняться во влажном воздухе и укорачиваться в сухом. Измеряя деформацию чувствительного элемента (мембраны или волоса), можно судить о величине относительной влажности в производственном помещении. Гигрографы записывают изменения величины относительной влажности как функцию времени. Примером такого гигрографа может служить прибор типа М-21, который осуществляет суточную или недельную запись регистрируемого параметра.
Скорость движения воздуха в производственном помещении измеряется приборами - анемометрами.
Работа крыльчатого анемометра основана на изменении скорости вращения специального колеса, оснащенного алюминиевыми крыльями, расположенными под углом 45 градусов к плоскости, перпендикулярной оси колеса. Ось колеса соединена со счетчиком оборотов. При изменении скорости воздушного потока изменяется и скорость вращения колеса, т. е. Увеличивается (уменьшается) число оборотов за определенный промежуток времени. По этой информации можно определить скорость воздушного потока.
Крыльчатые анемометры рекомендуется применять для измерения скорости воздушного потока в интервале 0,4-10 м/с, при скоростях 1-35 м/с применяются чашечные анемометры, в которых крылья заменены чашечками. Примером крыльчатого анемометра служит прибор АСО-3 тип Б, чашечного - тип МС-13.
