Параметры микроклимата. Термины и определения

Производственные помещения - замкнутые пространства в специально предназначенных зданиях и сооружениях, в которых постоянно (по сменам) или периодически (в течение рабочего дня) осуществляется трудовая деятельность людей.

Рабочее место- участок помещения, на котором в течение рабочей смены или части ее осуществляется трудовая деятельность. Рабочим местом может являться несколько участков производственного помещения. Если эти участки расположены по всему помещению, то рабочим местом считается вся площадь помещения.

Под микроклиматом производственных помещений понимается климат окружающей человека внутренней среды этих помещений. Микроклимат – комплекс физических факторов производственной среды, которые оказывают преимущественное действие на теплообмен организма с окружающей средой.

В соответствии с СанПиН 2.2.4.548 – 96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» [1] параметрами, характеризующими микроклимат являются:

- температура воздуха;

- относительная влажность воздуха;

- скорость движения воздуха;

- температура поверхностей (учитывается температура поверхностей ограждающих конструкций - стен, потолка, пола, устройств - экраны и т.п., а также технологического оборудования или ограждающих его устройств);

- интенсивность теплового излучения.

Дополнительно воздушную среду характеризует барометрическое давление.

Единицы измерения показателей микроклимата: температура воздуха и поверхностей – градусы Цельсия (°С); относительная влажность – %; скорость движения воздуха (подвижность) – метры в секунду (м/с); интенсивность теплового излучения – ватт на квадратный метр (Вт/м²). Барометрическое давление измеряют в паскалях или килопаскалях (Па, КПа).

Температура воздуха является одним из основных параметров, характеризующих тепловое состояние микроклимата. Температура поверхностей учитывается, если рабочее место расположено на расстоянии ≤ 2 м.

Влажность воздуха – содержание в воздухе водяного пара – может быть абсолютной, максимальной и относительной. Абсолютная влажность – массовое количество водяных паров, находящихся в 1 м³ воздуха, выражаемое в граммах (г/м³). Максимальная влажность есть масса влаги, полностью насыщающей воздух при данной температуре. Относительная влажность – это отношение фактической массы водяного пара, содержащегося в воздухе, к максимально возможной (насыщающей) массе его в данном объеме воздуха при данной температуре, выраженное в процентах. Разница между максимальной и абсолютной влажностью определяется как дефицит насыщения.

В производственных помещениях влажность воздуха может сильно изменяться в зависимости от характера технологического процесса. В ряде производств, где имеются источники влаговыделений (открытые емкости с водой или водными, растворами, особенно в горячем состоянии) относительная влажность воздуха достигает высокого уровня 80-100%. К таким производствам относятся красильно-отделочные цехи текстильной промышленности, гальванические цехи в машиностроении, ряд цехов кожевенного и бумажного производств и также большинство подземных помещений горных выработок. Понижена влажность воздуха в областях с резким континентальным климатом сухой субтропической зоны. В условиях пониженной влажности работают строители, каменщики, дорожники, водители автомобильного транспорта и др.

Скорость движения воздуха. Движение воздуха в производственных помещениях создается конвекционными потоками в результате неравномерного нагревания воздушных масс от источников тепловыделений, приточными струями вентиляционных систем, сквозняками.

Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, обладающее волновыми и квантовыми свойствами. В производственных условиях встречается в диапазоне волн от 100 нм до 500 мкм. Инфракрасные лучи имеют длину волн 500…0,76 мкм; видимая часть 760…400 нм и ультрафиолетовые лучи 400…100 нм. Инфракрасная область условно делится на длинноволновую – более 3 мкм, средневолновую – 1,5…3 мкм и коротковолновую – менее 1,4 мкм.

Интенсивность теплового облучения при оценке микроклимата учитываются только при наличии соответствующих источников тепловыделений.

Дополнительный показатель – тепловая нагрузка среды(ТНС) –сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата (температура, влажность, скорость движения воздуха, тепловое облучение), выраженное одночисловым показателем в °С определяют, если на рабочем месте температура воздуха выше допустимой по санитарным нормам. Микроклимат в помещении может меняться на протяжении всего рабочего дня, быть различным на отдельных участках одного и того же цеха.

Условия микроклимата в помещениях зависят от ряда факторов:

- климатического пояса и сезона года;

- характера технологического процесса и вида используемого оборудования;

- условий воздухообмена;

- размеров помещения;

- числа работающих людей и т.п.

Одним из основных видов взаимодействия организма человека и окружающей его среды является теплообмен.

Независимо от состояния микроклимата, температура тела здорового человека остается примерно постоянной 36,5…36,9°С с небольшими суточными колебаниями в пределах 0,7°С за счет процесса теплорегуляции организма, независимо от того, какая среда окружает человека (охлаждающая или нагревающая).

Все виды энергии внутри организма человека переходят в тепловую энергию. При употреблении пищи тепловая энергия является результатом распада в органах пищеварения человека белков, жиров и углеводов, тепловая энергия образуется в результате работы мышц.

При выполнении тяжёлой физической работы человек, как правило, затрачивает работу в объёме свыше 290 Вт, которая частично выделяется в виде тепловой энергии в окружающую среду.

Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Для нормального течения физиологических процессов в организме человека необходимо, чтобы выделяемое организмом тепло отводилось в окружающую среду. Когда это условие соблюдается, наступают условия комфорта и у человека не ощущается беспокоящих его тепловых ощущений – холода или перегрева.

Человек выделяет тепло в окружающую среду, в основном, через кожу и дыхание. Передача тепла во внешнюю среду с поверхности тела происходит путем конвекции окружающего воздушного слоя, теплового излучения и за счет испарения влаги. В условиях метеорологического комфорта теплоотдача излучением составляет в среднем 44…59%, конвекцией – 14…33%, испарением – 22…29%.

Конвекция представляет собой процесс переноса тепла от предмета, окружённого жидкой или газообразной средой, в окружающую среду. Поток тепла идёт от более тёплых к более холодным участкам среды. Если температура воздуха выше температуры тела, тепло от окружающей среды будет передаваться телу. Когда тело окружено неподвижным воздухом, от кожи отходит тёплый воздух, переходя в окружающее пространство, переносит при этом как молекулы воздуха, так и тепловую энергию.

Такой процесс называется свободной конвекцией. Если окружающий воздух при этом движется, то такой процесс называется принудительной конвекцией. Этим объясняется, что при сильном ветре температура воздуха ощущается более низкой, чем в действительности.

Переход тепла от одного предмета к другому при соприкосновении их поверхностей называется теплопроводностью. Тепло перемещается от более тёплого к более холодному предмету. Ощущение прикосновения к «тёплому» или «холодному» предмету связано с направлением движения тепла за счёт процесса теплопроводности. Лучшими проводниками тепла являются металлы, а к худшим проводникам тепла относятся газы.

Излучение тепла происходит в форме электромагнитных волн (инфракрасное излучение). Излучающая способность поверхности связана с её свойствами как излучателя, тело человека хорошо поглощает и также хорошо излучает инфракрасное (тепловое) излучение.

Испарение воды (пота) с поверхности тела охлаждает поверхность вследствие затраты энергии на переход жидкости в газообразное состояние. Почти в любых условиях окружающей среды вода непрерывно испаряется с поверхности тела и составляет важный механизм теплоотдачи. Объём потери воды организмом зависит от внешних условий (факторов), особенно от температуры и влажности воздуха.

При температуре воздуха и ограждений, равной температуре тела, теплоотдача излучением и конвекцией практически теряет свое значение и единственным путем теплоотдачи становится испарение пота. При температуре воздуха, равной 32…33°С испаряется до 5…6 л пота за смену, а в «горячих цехах» – до 10…12 л за смену.

Определенное значение для теплообмена организма имеют и теплопотери через органы дыхания, происходящие за счет нагревания вдыхаемого воздуха и испарения влаги с поверхности дыхательных путей. Увеличение теплопотерь тем больше, чем ниже температура вдыхаемого воздуха и чем больше физиологический дефицит насыщения водяных паров между окружающим воздухом и воздухом в легких и дыхательных путях, а также чем больше объем легочной вентиляции. Степень кондиционирующей способности органов дыхания определяют по температуре и влажности выдыхаемого воздуха и жизненной емкости легких.

Состояние организма, при котором количество образовавшегося в нём тепла равно количеству тепла, выделенного во внешнюю среду за тот же промежуток времени, называют состоянием теплового равновесия. Такое состояние организма является наиболее благоприятным для его жизнедеятельности.

Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение в помещениях нормальных метеорологических условий, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека.

Работник выполняет свою работу в холодный и теплый периоды года.

Холодный период года –период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной плюс 10 °С и ниже.

Тёплый период года– период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше плюс 10 °С.

Среднесуточная температура наружноговоздуха– средняя величина температуры наружного воздуха, измеренная в определённые часы суток через одинаковые интервалы времени. Она принимается по данным метеорологической службы, можно среднесуточную температуру наружноговоздуха определить по СНиП 23–01-99 «Строительная климатология» [2].

Согласно СанПиН 2.2.4.548-96 [1] микроклимат на рабочих местах может быть допустимым и оптимальным, когда в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой человек не ощущает беспокоящих его тепловых ощущений – холода или перегрева.

В отдельных случаях на рабочих местах микроклимат наблюдается нагревающий или охлаждающий микроклимат.

Нагревающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата (температура воздуха, влажность, скорость его движения, относительная влажность, тепловое излучение), при котором имеется нарушение теплообмена человека с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (0,87 кДж/кг) и/или увеличении доли потерь тепла испарением пота (> 30%) в общей структуре теплового баланса, появлении общих или локальных дискомфортных тепловых ощущений (слегка тепло, тепло, жарко).

Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата, при котором имеется изменение теплообмена организма, приводящее к образованию общего или локального дефицита тепла в организме ниже верхней границы оптимальной величины (0,87 кДж/кг) в результате снижения температуры «ядра» и/или «оболочки» тела (температура «ядра» и «оболочки» тела – соответственно температура глубоких и поверхностных слоёв тканей организма).

Все выполняемые работником работы разграничиваются согласно
СанПиН 2.2.4.548-96 [1] на категории на основе интенсивности общих энергозатрат организма в ккал/ч (Вт).