В производственном помещении




Определение параметров микроклимата

 

 

Цель работы

 

Изучить принципы нормирования параметров микроклимата в производственных помещениях.

Экспериментально определить параметры микроклимата на рабочем месте и оценить их на основании действующих санитарных норм.

 

 

Основные параметры микроклимата и их влияние на организм человека

 

Под микроклиматом в производственном помещении понимают совокупность параметров воздуха: температура, влажность, скорость его перемещения, при условии, что отсутствуют источники излучения с эквивалентной тепловой температурой выше 40оС. Микроклимат на производстве необходим для производительной и качественной работы человека. Обычно имеют в виду микроклимат рабочего помещения, в котором может быть производство, читальный зал, банковский оффис и др.

 

Нормирование параметров микроклимата в производственных помещениях состоит из измерения параметров воздуха и их сравнении с нормами, полученными в результате исследований специалистами по гигиене труда. При соответствии параметров микроклимата нормам дается положительное заключение. При несоответствии - должны быть проведены работы по приведению микроклимата к норме. В настоящее время существует множество способов влияния на микроклимат, от использования теплорадиаторов и кондиционеров до автоматических систем поддержания микроклимата.

 

Нормирование микроклимата представляет собой довольно простой процесс, доступный лаборанту. Чтобы обучить этого лаборанта и правильно проектировать системы поддержания микроклимата инженер должен владеть более широкими знаниями, краткое изложение которых дается ниже.

 

Человек представляет собой открытую биологическую систему, которая характеризуется тем, что потоки энергии, вещества и информации являются сквозными и косвенно отзывающимися в этой системе. Длительность прохождения этих потоков специфична для различных экологических систем, в том числе и для людей. Тепло - форма энергии, имеющая важное значение для поддержания живых организмов. Все живые системы нуждаются в непрерывном снабжении теплом для предотвращения их деградации и гибели. Температура является показателем количества тепловой энергии в системе и основным фактором, определяющим скорость химических реакций в организме. Основным источником входной энергии является пища, характеризуемая количеством ккал [1], и различные виды лучистой энергии, измеряемыми интенсивностью их потоков в Вт/м2. Выходом энергии являются производимая организмом работа, потери за счет явлений теплопередачи и конвекции, излучение тепла и испарение жидкости с поверхности тела.

 

С точки зрения биологии человек относится к эндотермным животным, т.е. температура его тела не зависит от состояния окружающей среды и поддерживается постоянной гомеостатическими системами регулирования в организме. Для человека такой температурой являются значения 36,5 -37оС. При этом под температурой тела имеют ввиду температуру тканей, лежащих глубже 2,5 см под поверхностью кожи. Температура поверхности кожи человека может иметь значения в широких пределах. Так при температуре окружающего воздуха 19 оС температура кожи на конечностях становится равной 20,5 оС.

 

Уравнение теплового баланса для организма человека за определенный период времени может быть представлено в следующем виде:

 

M +S ± R ± C ± P - E = 0, (1)

 

M - тепло процессов метаболизма, полученное из химических субстратов пищи, подвергшихся расщеплению в клетках.

S - накопленное организмом тепло.

R, C, P - тепло отданное (со знаком -) или полученное (со знаком +) путем излучения, конвекции, теплопередачи,

E - тепло, отданное за счет испарения.

 

Если тепловой баланс не будет поддерживаться, то дополнительное тепло, полученное различными путями, приведет к повышению температуры тела, а недостаток тепловой энергии - к его охлаждению. В обоих случаях создаются неблагоприятные условия для функционирования клеток организма, которые при превышении определенных температурных границ внутри тела начинают погибать. Тепловой баланс любого тела определяется соотношением между теплом, которое оно получает, и теплом, которое оно отдает. Человеческий организм способен вырабатывать достаточное количество тепла и регулировать теплоотдачу, поэтому равенство поступающей с пищей энергии и других форм энергии в виде потоков лучистой энергии (например от нагретых батарей) и расхода тепла с тела человека всегда сохраняется. Это свойство носит название гомойотермии.

 

Для поддержания стабильности внутренней температуры человека имеется терморегулирующая система, которая включает рецепторы, эффекторы и чрезвычайно чувствительный регуляторный центр в гипоталамусе[2]. У человека имеется примерно 150 тыс. холодовых и 16 тыс. тепловых рецепторов

 

В комфортных условиях для взрослого человека средних лет, при отсутствии физической нагрузки, для нормального осуществления жизненно важных функций в его организме должно производится 1800 ккал тепла в сутки. Это тепло в конечном итоге должно быть выведено из вне в силу непрерывности метаболических процессов.

 

Средняя за сутки метаболическая мощность человека Ph [Вт] определяется калорийностью пищи Q [кал]:

 

Ph = 4,1868 Q / (24x60x60) = 4,85 10-5 Q.

 

Эта мощность тратится на выполнение человеком призводственной работы и на работу гомеостатическтх систем человека. Чем неблагоприятнее параметры микроклимата, тем больше энергии тратится на терморегулирование организма человека.

 

Механизм выхода энергии регулируется гомеостатическими системами регулирования в организме, призванными поддерживать постоянство внутренней температуры тела человека 36,6 оС. Это необходимо для нормального функционирования биологических клеток организма. Поддержанию постоянства температуры внутренней среды человека способствует разветвленная кровеносная система, обеспечивающая отвод тепла от внутренних органов к поверхности тела. С наибольшей скоростью кровь течет в аорте (~0,5м/с), в артериях достигает 0,25 м/с, а в капиллярах снижается до 0,5 мм/с. Медленное течение в капиллярах и их большая разветвленность способствует хорошему теплообмену. Общая длина капилляров у человека достигает 100 км, а их поверхность - 6300 м2 . Другими словами это радиатор с огромными размерами по сравнению с человеком, что определяет эффективность его работы.

 

Для характеристики теплообмена следует соотнести величину основных энергозатрат с поверхностью тела человека, которая в среднем для мужского населения равна 1,8м2. При калорийности пищи в сутки 1800 ккал теплообмен составляет 40,5 кал/(ч×м2). Калорийность пищи должна быть на 20% выше энергозатрат организма. При недостаточной калорийности организм стремится поддерживать постоянную температуру внутренней среды и протекание обменных процессов за счет питательных веществ некоторых тканей организма, прежде всего мышечных, что приводит к истощению.

 

Энергозатраты организма измеряются методами калориметра:

* прямая калориметрия - измерение непосредственно выделяемого тепла;

* алиментарная калориметрия - определении тепла при окислении пищевых продуктов;

* респираторная калориметрия - определение по обмену газов в легких, используя термические коэффициенты О2 и СО2.

 

Работа, при которой энергозатраты организма составляют менее 2500 ккал в сутки оценивается как легкая. Работы с энергозатратами свыше 5000 ккал считаются тяжелыми. Категория работы может быть оценена по ее характеристике (см. табл.2).

 

Интенсивность работы гомеостатических систем регулирования внутренней температуры зависит от внешних условий среды: температуры, влажности, скорости ветра и наличия энергетических полей. Эффективность гомеостатических систем зависит от состояния нервной[3] и эндокринной[4] систем человека.

 

Ниже рассматриваются влияние метеоусловий условий на самочувствие человека с нормальным состоянием этих систем и естественными поведенческими функциями, выражающимися в выборе типа одежды и стратегии поведения при наличии внешних энергетических потоков[5].

 

Микроклимат производственных помещений - климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температурой окружающих поверхностей.

 

Указанные параметры - каждый в отдельности и в совокупности - оказывают значительное влияние на работоспособность человека, его самочувствие и здоровье. В производственных условиях характерно суммарное действие микроклиматических факторов.

 

С целью создания нормальных условий установлены нормы производственного микроклимата (ГОСТ 12.1.005-76. “ССБТ. Воздух рабочей зоны”), которые определяют оптимальные и допустимые значения температуры, влажности и скорости движения воздуха в рабочих зонах производственных помещений с учетом тяжести выполняемой работы, периодов года (теплый или холодный и переходный) и характеристики помещений по избыткам явного тепла.

 

Оптимальные микроклиматические условия - сочетание параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения реакций терморегуляции. Оптимальные микроклиматические условия обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности.

 

Допустимые микроклиматические условия - сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать приходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма и напряжения реакций терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.

 

Температура воздуха является одним из основных параметров, характеризующих тепловое состояние микроклимата.

 

Влажность воздуха - содержание в воздухе водяного пара. Различают абсолютную, максимальную и относительную влажность.

 

Абсолютная влажность (А) - упругость водяных паров, находящихся в момент исследования в воздухе, выраженное в мм ртутного столба, или массовое количество водяных паров, находящихся в 1 м3 воздуха, выражаемое в граммах.

 

Максимальная влажность (F) - упругость или масса водяных паров, которые могут насытить 1 м3 воздуха при данной температуре.

 

Относительная влажность (R) - это отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженной в процентах.

 

В воздухе, избыточно насыщенном водяными парами, затрудняется испарение влаги с поверхности кожи и дыхательных путей, что может привести к ухудшению здоровья и снижению работоспособности. При понижении относительной влажности до 20-30 % у человека возникает неприятное ощущение сухости слизистых оболочек верхних дыхательных путей.

 

Движение воздуха человек начинает ощущать при скорости около 0,15 м/c. Если температура воздуха при этом менее 360 С, то человек ощущает освежающее действие воздушного потока. При температуре воздуха свыше 400С такие потоки действуют угнетающе.

 

Непосредственным измерением трудно установить количество теплоты, отдаваемой человеком. Поэтому об интенсивности общей теплоотдачи судят по косвенным показателям - значениям эффективной и эквивалентно -эффективной температур, характеризующих пребывание в так называемой “зоне комфорта”, где терморегуляция обеспечивается организмом легко, или за пределами этой зоны, когда для нормальной терморегуляции организм человека преодолевает большие нагрузки. Эти температуры определяют по номограмме (см. рис. 1 на стенде).

 

Эффективной называется температура воздуха, ощущаемая человеком при определенной относительной влажности воздуха и при отсутствии его в помещении.

 

Эффективно-эквивалентной называется температура воздуха, ощущаемая человеком при определенной относительной влажности воздуха и определенной скорости его движения.

 

 

Применяемое оборудование

Лабораторная установка представляет собой макет помещения для моделирования различных метеорологических условий на рабочих местах.

 

Внутри макета (рис. 1) для измерения основных параметром микроклимата установлены аспирационный психрометр (1), барометр (2), анемометр крыльчатый (3), анемометр чашечный (4), секундомер (5), гигрометр (6). Для создания воздушного потока на лабораторном стенде имеется вентилятор, включение которого производится тумблером (7). Для изменения влажности воздуха внутри макета имеется емкость с водой (8).

 

В обычных условиях для измерения температуры воздуха используются термометры (ртутные или спиртовые), термографы (регистрирующие изменение температуры за определенное время) и сухие термометры психрометров. Для определения влажности воздуха применяются переносные аспирационные психрометры (Ассмана), реже стационарные психрометры (Августа) и гигрометры.

 

Рис. 1  

Скорость движения воздуха измеряется крыльчатыми и чашечными анемометрами.

 

Аспирационный психрометр МВ-4М

 

Аспирационный психрометр МВ - 4М предназначен для определения относительной влажности воздуха в диапазоне от 10 до 100 % при температуре от -30 до +500 С. Цена деления шкал термометров не более 0.20 С. Принцип его работы основан на разности показаний сухого и смоченного термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха. Он состоит из двух одинаковых ртутных термометров, резервуары которых помещены в металлические трубки защиты. Эти трубки соединены с воздухопроводными трубками, на верхнем конце которых укреплен аспирационный блок с крыльчаткой, заводимый ключом.

 

Перед измерением резервуар правого термометра, обернутый тонкой тканью, смачивается дистиллированой водой с помощью пипетки. Затем ключем заводят пружину вентилятора психрометра. При этом снизу засасывается воздух, который отекает резервуары термометров. Таким образом, сухой термометр показывает этого потока воздуха, а показания смоченного термометра будут меньше, так как он охлаждается вследствие испарения воды с поверхности ткани. Показания термометров снимаются не ранее, чем через 3 минуты после начала работы вентилятора.

 

При измерениях аспирационным психрометром значение абсолютной влажности находится из следующего выражения:

 

A = Fвл - 0,5×(tсух - tвл)×B ¤ 755 (2)

 

где А - абсолютная влажность воздуха, мм.рт.ст.;

Fвл - максимальная влажность при температуре влажного термометра (tВЛ), берется из табл. 1 на стенде;

tсух, tвл - температуры, измеренные соответственно сухим и влажным термометрами, ОС;

В - барометрическое давление, мм.рт.ст.

 

Относительная влажность воздуха (R, %) определяется из следующего выражения:

R = 100×A ¤ Fсух (3)

 

где Fсух - значение максимальной влажности при температуре сухого термометра tсух берется из табл. 1 на стенде.

 

Относительная влажность может быть определена также по психрометрической номограмме (рис. 2 на стенде). Для этого по вертикальным линиям отмечают показания сухого термометра, по наклонным - показания влажного термометра; на пересечении этих линий получают значение относительной влажности, выраженное в процентах. Линии, соответствующие десяткам процентов, обозначены на монограмме цифрами: 20, 30, 40, 50 и т. д.

 

Анемометр крыльчатый АСО-3

 

Крыльчатый анемометр применяется для измерения скоростей движения воздуха в диапазоне от 0,3 до 5 м/с. Ветроприемником анемометра служит крыльчатка, насаженная на ось, один конец которой закреплен на неподвижной опоре, а второй - через червячную передачу передает вращение редуктору счетного механизма. Его циферблат имеет три шкалы: тысяч, сотен и единиц. Включение и выключение механизма производится арретиром. Чувствительность прибора не более 0,2 м/с. Для определения скорости движения воздуха, измеренной с помощью анемометра (крыльчатого или чашечного) используется выражение:

 

V =(C2 - C1) ¤ T, (4)

 

где V - скорость движения воздуха, делений/с;

С1 и С2 - соответственно начальные и конечные показания анемометра, дел.;

T - продолжительность измерения, с.

 

Для перевода значения скорости движения воздуха из дел/с в м/с использовать график к крыльчатому анемометру (рис. 3 на стенде).

 

Значение эффективной и эквивалентно-эффективной температур, характеризующих пребывание в зоне, называемой “зоной комфорта”, определяют по номограмме (рис. 1 на стенде). Эффективная температура определяется по номограмме на пересечении прямой линии, соединяющей сухого и влажного термометров (полученных по аспирационному психрометру) и нижней линией температур при скорости движения воздуха, равной нулю.

Эквивалентно-эффективная температура определяется по номограмме таким же способом, как эффективная, только с учетом разных скоростей движения воздуха, показанных на монограмме изогнутыми линиями.

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: