«Калининградский государственный технический университет»
(ФГБОУ ВО «КГТУ»)
Институт отраслевой экономики и управления
Кафедра безопасности жизнедеятельности
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
Выполнила:
студентка группы 14-ЭК-8
Джаладян К.А.
Руководитель:
к.в.н., доц. Стригун Л.М.
Калининград, 2017
Целевая установка: изучить измерительную технику и методику исследования состояния микроклиматических условий в рабочей зоне производственных помещений, особенности нормирования показателей, характеризующих микроклимат производственных помещений.
Материальное обеспечение: анемометр ручной чашечный МС-13 анемометр ручной крыльчатый АСО-3, психрометр аспирационный МВ-4М, термометр шаровый, психрометр бытовой ПБУ-1М, биметаллический термограф М-16АС, гигрограф метеорологический М-21АН, барограф М-22АН, барометр-анероид БАММ-1, термометры, кататермометр, секундомер, лабораторная установка с вмонтированными вентилятором и набором приборов.
Состояние микроклиматических условий (микроклимата) в производственных помещениях, согласно СанПиН 2.2.4.548-96 [4] и ГОСТ 12.1.005 [5], характеризуется пятью основными показателями: относительной влажностью, температурой и скоростью движения воздуха, температурой поверхности, интенсивностью теплового облучения. При некоторых значениях этих показателей человек может испытывать неприятные ощущения, повышается вероятность различных заболеваний, связанных с перегревом или переохлаждением организма, снижается производительность труда. В связи с этим возникла необходимость в нормировании показателей микроклимата на рабочих местах в производственных помещениях. Рабочее место – это участок помещения, на котором в течение рабочей смены или части ее осуществляется трудовая деятельность.
Нормирование микроклиматических условий в производственных помещениях осуществляется по ГОСТ 12.1.005 и СанПиН 2.2.4.548-96. Этими документами установлены количественные значения показателей микроклимата, соответствующие оптимальным и допустимым микроклиматическим условиям. Под оптимальными условиями понимаются такие сочетания показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции[1]. Допустимые микроклиматические условия – сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызывать преходящие и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом могут наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшения самочувствия и понижение работоспособности.
Из изложенного следует, что при проектировании условий труда нужно стремиться к созданию в производственных помещениях оптимальных микроклиматических условий. Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются тогда, когда по технологическим требованиям или по техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины.
Оптимальные и допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в зависимости от:
1) периода года; холодный период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10оС и ниже, теплый - выше +10оС;
2) категории работ по уровню энергозатрат организма. Установлены категории 1а, 1б, Па, Пб и Ш.
При определении категории работ по уровню энергозатрат руководствуются следующими положениями:
1) К категории 1а относятся работы с интенсивностью энерготрат до 120 ккал/час (до 139 Вт), проводимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.)
2) К категории 1б относятся работы с интенсивностью энерготрат 121- 150 ккал/час (140 – 174 Вт), проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т.п.).
3) К категории Па относятся работы с интенсивностью энерготрат 151- 200 ккал/час (175 – 232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механо-сборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.)
4) К категории Пб относятся работы с интенсивностью энерготрат 201 – 250 ккал/час (233 – 290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).
5) К категории Ш относятся работы с интенсивностью энерготрат более 250 ккал/час (более 290 Вт), связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).
Оптимальные и допустимые величины показаний микроклимата, взятые из СанПиН 2.2.4.548-96, приведены в табл.1.1 и 1.2. В дополнение к табл. 1.2 СанПиН 2.2.4.548-96 устанавливает, что при температуре воздуха на рабочих местах 25 оС и выше максимально допустимые величины относительной влажности воздуха не должны выходить за пределы 70, 65, 60 и 55% при температурах воздуха соответственно 25, 26, 27 и 28 оС. Т.е., с увеличением температуры на 1 оС максимальная допустимая влажность воздуха уменьшается на 5%. Кроме того, при температуре воздуха 26 – 28 оС скорость движения воздуха, указанная в табл. 1.2 для теплого периода года, должна соответствовать диапазону: 0,1 – 0,2 м/с – при категории работ 1а; 0,1 –0,3 м/с – при категории 1б; 0,2 – 0,4 м/с – при категории Па и 0,2 –0,5 м/с – при категориях работ Пб и Ш.
Перепады температуры воздуха по высоте и по горизонтали, а также ее изменения в течение смены при обеспечении оптимальных микроклиматических условий на рабочих местах не должны превышать 2 оС и выходить за пределы величин, указанных в табл.1.1 для отдельных категорий работ.
При обеспечении допустимых величин микроклимата на рабочих местах перепад температуры по высоте должен быть не более 3 оС, перепад ее по горизонтали и изменения в течение рабочей смены не должны превышать 4 оС, 5 оС и 6 оС при категориях работ соответственно 1а и 1б, Па и Пб, Ш. При этом абсолютные значения температуры воздуха не должны выходить за пределы величин, указанных в табл. 1.2 для отдельных категорий работ.
Важно обратить внимание на то, что согласно табл. 1.1 и 1.2, нормативные значения показателей микроклимата установлены в зависимости от периода года и категории работ по уровню энергозатрат (тяжести).
В соответствии ГОСТ 12.1.005 и СанПиН 2.2.4.548-96 интенсивность теплового облучения работающих от источников, нагретых до темного свечения,
Таблица 1.1- Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений по СанПиН 2.2.4.548-96
| Период года | Категория работ по уровню энергозатрат, Вт | Температура воздуха, °С | Температура поверх- ностей, °С | Относительная влажность воздуха. % | Скорость движения воздуха, не более, м/с |
| Холод-ный | Iа (до 139) Iб (140-174) IIа (175-232) IIб (233-290) III (более 290) | 22 - 25 21 - 23 19 - 21 17 - 19 16 - 18 | 21 - 25 20 - 24 18 - 22 16 - 20 15 - 19 | 60 - 40 60 - 40 60- 40 60 -40 60 - 40 | 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 |
| Тёплый | Iа (до 139) Iб (140-174) IIа (175-232) IIб (233-290) III (более 290) | 23 - 25 22 - 24 20 - 22 19 - 21 18 - 20 | 22 - 25 21 - 25 19 - 23 18 - 22 17 – 21 | 60 - 40 60 - 40 60 - 40 60 - 40 60 - 40 | 01, 0,1 0,2 0,2 0,3 |
Таблица 1.2 - Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений по СанПиН 2.2.4.548-96
| Температура воздуха, °С | Скорость движения воздуха, м/с | |||||||
| Период года | Категория работ по уровню энерготрат, Вт | диапазон ниже оптимальных величин | диапазон выше оптимальных величин | Температура поверхностей, °С | Относительная влажность воздуха, % | для диапазона температур воздуха ниже оптималь-ных величин, не более | для диапазона температур воздуха выше оптимальных величин, не более | |
| Холод-ный | Iа (до 139) Iб (140-174) IIа (175-232) IIб (233-290) III (более 290) | 20,0-21,9 19,0-20,9 17,0-18,9 15,0-16,9 13,0-15,9 | 24,1-25,0 23,1-24,0 22,1-23,0 19,1-22,0 18,1-21,0 | 19,0-26,0 18,0-25,0 16,0-24,0 14,0-23,0 12,0-22,0 | 15-75 15-75 15-75 15-75 15-75 | 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 | 0,1 0,2 0,3 0,4 0,4 | |
| Тёплый | Iа (139) Iб (140-174) IIа (175-232) IIб (233-290) III (более 290) | 21,0-22,9 20,0-21,9 18,0-19,9 16,0-18,9 15,0-17,9 | 25,1-28,0 24,1-28,0 22,1-27,0 21,0-27,0 20,1-26,0 | 20,0-29,0 19,0-29,0 17,0-28,0 15,0-28,0 14,0-27,0 | 15-75 15-75 15-75 15-75 15-75 | 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 | 0,2 0,3 0,4 0,5 0,5 | |
не должна превышать 35 Вт/м2 при облучении 50 % поверхности тела и более, 70 Вт/м2 - при величине облучаемой поверхности тела от 25 до 50 % и 100 Вт/м2 - при облучении не более 25 % поверхности тела. Интенсивность теплового облучения от источников, нагретых до белого и красного свечения, не должна превышать 140 Вт/м2, при этом облучаться должно не более 25 % поверхности тела; обязательно должны использоваться средства индивидуальной защиты, в т.ч. средства защиты лица и глаз.
Важно указать, что при наличии теплового облучения температура воздуха на рабочих местах не должна превышать 25 оС при категории работ 1а, 26 оС при категории работ 1б, 22 оС при категории Па, 21 оС при категории Пб и 20 оС при категории работ Ш.
Для контроля тепловых (инфракрасных) излучений используют актинометры, радиометр «Аргус-03» (диапазон измерений от 1 до 2000 Вт/м2), измеритель плотности тепловых потоков ИПП-2М.
Если в производственных помещениях допустимые нормативные величины показателей микроклимата не могут быть обеспечены (например, в связи с особыми технологическим требованиями к производству) то условия микроклимата нужно рассматривать как вредные и опасные и должны применяться защитные мероприятия – воздушное душирование, компенсация неблагоприятного воздействия одного показателя микроклимата изменением другого, СИЗ, устройство помещений для отдыха и обогревания, перерывы в работе, сокращение рабочего дня, увеличение продолжительности отпуска и др. В СанПиН 2.2.4.548-96 рекомендуется, чтобы время пребывания на рабочих местах при отклонениях температуры воздуха от допустимых величин соответствовало данным, приведенным в табл. 1.3 и 1.4.
Если на рабочих местах скорость движения воздуха не превышает 0,6 м/с, а интенсивность теплового облучения – 1200 Вт/м2, то для оценки состояния микроклимата рекомендуется использовать интегральный показатель тепловой нагрузки среды - индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс). ТНС-индекс рассчитывается по формуле
Таблица 1.3- Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха выше допустимых величин
| Температура воздуха на рабочем месте, | Время пребывания, не более при категории работ, ч | ||
| ° С | Iа - Iб | IIа - IIб | III |
| 32,5 32,0 31,5 31,0 30,5 30,0 29,5 29,0 28,5 28,0 27,5 27,0 26,5 26,0 | 2,5 5,5 - - - - | - - 2,5 5,5 - - | - - - - 2,5 5,5 |
Таблица 1.4 Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха ниже допустимых величин
| Температура воздуха на рабочем | Время пребывания, не более, при категориях работ, ч | ||||
| месте, ° С | Iа | Iб | IIа | IIб | III |
| - - - - - - - | - - - - - - - | - - - - - - - | - - - - - - - | - - - - - - - |
ТСН = 0,7 tвл. + 0,3 tш, (1.1)
где tвл - температура на смоченном (влажном) термометре аспирационного психрометра;
tш - температура внутри зачерненного шара. Она измеряется термометром, резервуар которого помещен в центр зачерненного полого шара диаметром 90 мм, и отражает влияние температур воздуха, поверхностей и скорости движения воздуха.
ТНС-индекс характеризует сочетанное действие на организм человека температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения.
Рекомендуемые значения ТНС-индекса приведены в табл. 1.5. Метод измерения ТНС-индекса аналогичен методу измерения температуры воздуха – см. ниже.
Таблица 1.5 - Рекомендуемые величины ТНС-индекса
| Категория работ по уровню энерготрат, Вт | Величины ТНС-индекса, °С |
| Iа (до 139) Iб (140-174) IIа (175-232) IIб (233-290) III (более 290) | 22,2 -26,4 21,5 - 25,8 20,5 - 25,1 19,5 - 23,5 18,0 - 21,8 |
Рис. 1.1. Лабораторная установка для исследования параметров микроклимата
1- тумблер «СЕТЬ» для подачи питания; 2 – переключатели для
регулировки подачи воздуха на анемометры; 3 – тумблер для включения
электродвигателя вентилятора; 4 – переключатель для управления арретирами анемометров; 5 – шкала тысяч анемометра; 6 – шкала сотен анемометра; 7 – шкала десятков и единиц анемометра; 8 – головка психрометра; 9 – ключ для заводки пружинного механизма психрометра; 10 – корпус установки; 11, 12 – сигнальные лампы; 13 – электродвигатель с вентилятором; 14 – пипетка для смачивания резервуара психрометра; 15 – термометры психрометра; 16 – металлические гильзы
Определение влажности воздуха (абсолютной и относительной) можно проводить либо по специальным психрометрическим таблицам, либо по психрометрическому графику (они размещены на лабораторном столе), либо расчетом по специальным формулам. Абсолютную влажность вычисляют по формуле:
(1.2)
где Pа – искомая абсолютная влажность воздуха, характеризуемая упругостью или парциальным давлением водяных паров в воздухе, Па;
Рв - упругость насыщенных водяных паров при температуре влажного термометра, Па. Она определяется по табл. 1.6 и характеризует максимально возможную влажность воздуха при известной температуре;
tc, tв – соответственно показания сухого и влажного термометров психрометра;
В - барометрическое давление, Па. В лабораторной работе величина В определяется по настенному барометру, укрепленному над лабораторным столом;
100415 – среднее барометрическое давление, Па.
Зная величину Ра, можно рассчитать влагосодержание воздуха, т.е. количество водяных паров в граммах, содержащихся в 1 кг сухого воздуха. Влагосодержание d определяют по формуле:
(1.3)
Как известно, абсолютная влажность численно равна массе единицы объема водяного пара, т.е. его плотности rв.п.. Она может быть получена по выражению
(1.4)
где Rв.п. = 0,461 Дж/ г×К - удельная газовая постоянная водяных паров;
Т = t + 273 – абсолютная температура воздуха, оК.
Относительную влажность воздуха j можно определить по соотношению
, (1.5)
где PH – упругость (парциальное давление) насыщенных водяных паров при температуре сухого термометра tc. Берется из табл. 1.6.
Таблица 1.6
| Температура воздуха, оС | Упругость насыщенных водяных паров | Температура воздуха, оС | Упругость насыщенных водяных паров |
Кроме того, величина j может быть определена по специальной психрометрической таблице, часть которой помещена в табл. 1.7, а также по психрометрическому графику. Полная психрометрическая таблица и график помещены на лабораторном столе.
Если в ходе исследования условий труда необходима регистрация измерений влажности воздуха во времени, то применяют специальные самопишущие приборы – гигрографы, термографы и пр. Один из таких приборов - гигрограф М-21 закреплен над лабораторным столом.
Психрометрическая таблица
| Сухой термометр | Влажный термометр, оС | ||||||||||||||||
Примечание. Для промежуточных значений температур относительная влажность определяется линейной интерполяцией.
Измерения, полученные во время выполнения лабораторной работы, указаны в таблице ниже. Вариант заданий на лабораторную работу был получен под номером 6, следовательно, заполняем таблицу в соответствии с заданным вариантом:
| Наименование позиций | Результаты работы | ||
| № варианта задания | |||
| Положение переключателей 2, 3 | 2, влево | ||
| Период года | теплый | ||
| Категория работ по уровню энергозатрат | Тяжелый - III | ||
| Показания анемометров | чашечного | Конечный отсчет | |
| Начальный отсчет | |||
| Разность | |||
| Время экспозиции, с | |||
| Число делений на 1 с | 5,58 | ||
| Скорость, м/с | 5,58 | ||
| крыльчатого | Конечный отсчет | - | |
| Начальный отсчет | - | ||
| Разность | - | ||
| Время экспозиции, с | - | ||
| Число делений на 1 с | - | ||
| Скорость м/с | - | ||
| Показания психрометра | Сухой термометр | ||
| Влажный термометр | |||
| Относительная Влажность, % | По формуле (1.5) | 82,9 | |
| По психрометрической таблице | |||
| По психрометрическому графику | |||
| Нормированные значения параметров микроклимата | оптимальные | Температура, оС | 18-20 (17-21) |
| Относительная влажность, % | 60-40 | ||
| Скорость движения воздуха, м/с | 0,3 | ||
| допустимые | Температура, оС | 15-17,9 (20,1-26) | |
| Относительная влажность, % | 15-75 | ||
| Скорость движения воздуха, м/с | 0,2, 0,5 | ||
| Допустимое время пребывания на рабочем месте, ч | неограничено | ||
| Мотивированный вывод о том, какими (оптимальными или допустимыми) являются замеренные микроклиматические условия – по всем показателям микроклимата | Неоптимальный и недопустимый |
Давление = 101,02*1000 = 101200 Па,
По формуле (1.2) определим влажность воздуха:
Pa = 2058-0,5(21-18)*(101200/100415)=2056,49 Па
Определим относительную влажность воздуха по формуле (1.5)
φ = (2056,49/2480)*100% = 82,9 %
Чтобы сравнить с данными диапазонами относительную влажность воздуха, найдем их среднюю:
Ср. = (82,9+74+75)/3 = 77,3 %
Проанализировав полученные значения, проделов лабораторною работу, и нормируемые значения, можно сделать вывод о том, что замеренные микроклиматические условия по всем показателям являются неоптимальные и недопустимые.
[1] Терморегуляция –способность организма поддерживать постоянство температуры тела независимо от изменения параметров микроклимата и степени тяжести выполняемой работы.