Микроклиматические условия

Микроклиматические условия (или микроклимат) рабочей зоны определяются следующими параметрами: температура воздуха в помещении, t, ⁰С; относительная влажность воздуха, %; скорость движения воздуха на рабочем месте (подвижность воздуха), v, м/с; тепловое излучение, Q, Вт/м2.

Рабочей зоной считается пространство, ограниченное ограждающими конструкциями производственных помещений, имеющее высоту 2м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или непостоянного пребывания работающих.

Температура воздуха в помещении зависит в основном от производственного процесса, при осуществлении которого, как правило, выделяется теплота. Она выделяется при сжигании топлива, при нагреве, расплавлении или обжиге материалов, а также при переходе электрической энергии в тепловую, при трении движущихся частей машины и т.д. В теплое время года добавляется еще и теплота солнечного излучения.

Тела более нагретые отдают теплоту менее нагретым тремя путями: 1) теплопередачей (теплопроводностью) – при непосредственном контакте тел; 2) конвекцией – т.е. передачей теплоты окружающему воздуху, который, нагреваясь, отдает его холодным поверхностям, сам при этом охлаждается; 3) лучеиспусканием или тепловой радиацией.

В производственных помещениях передача теплоты осуществляется в основном конвекцией и лучеиспусканием. Передача теплоты конвекцией зависит от формы и состояния поверхности, от температуры окружающего воздуха (вернее от разницы температур нагретого тела и охлаждающего его воздуха) и от скорости движения воздуха вдоль нагретой поверхности.

Передача теплоты лучеиспусканием зависит от температуры поверхности и степени ее черноты: темные шероховатые поверхности излучают теплоты больше, чем гладкие, блестящие. От температуры воздуха передача теплоты излучением не зависит.

Лучистая энергия не поглощается окружающим воздухом, она превращается в тепловую энергию в поверхностных слоях облучаемого тела. Потоки тепловых излучений состоят главным образом из инфракрасных лучей.

Интенсивность воздействия лучистой тепловой энергии определяется количеством тепла, получаемым при поглощении этих лучей 1см² кожи человека при длительности облучения 1мин.

По характеру и интенсивности воздействия на организм человека лучистую тепловую энергию подразделяют на три категории: I – энергия, исходящая из тел, нагретых до +500⁰С (преобладают инфракрасные излучения с тепловым характером действия); II - до 3000 ⁰С (значительное место занимают световые лучи); III - свыше +3000⁰С (преобладают ультрафиолетовые тепловые лучи). Этот вид лучистой энергии даже при кратковременном воздействии вызывает острые заболевания глаз и может приводить к ожогам.

Относительная влажность – отношение содержания водяных паров в 1м3 воздуха к их максимально возможному содержанию – характеризует влажность воздуха при определенной температуре. Влажность воздуха влияет на теплообмен в организме человека – в основном на отдачу теплоты испарением. Средний уровень относительной влажности 40-60% соответствует условиям метеорологического комфорта при покое или при очень легкой физической работе.

Подвижность воздуха (скорость движения), увеличивая интенсивность испарения, может иметь положительное значение с точки зрения физического охлаждения лишь до температуры воздуха 35-36⁰С. При дальнейшем повышении температуры окружающей среды единственным путем теплоотдачи является испарение. Однако при повышении температуры свыше 40⁰С движение даже относительно сухого воздуха может оказаться неблагоприятным фактором. Горячий воздух отдает теплоту телу, и подвижность воздуха в этом случае приводит не к охлаждению, а, наоборот, к нагреванию.

Воздействие микроклимата на организм человека. Обмен веществ в организме человека, протекающий в клетках и тканях, сопровождается образованием тепла, часть которого отдается наружу. В обычных условиях в организме человека поддерживается постоянное соотношение между приходом и расходом тепла, поэтому температура тела сохраняется на уровне, необходимом для нормального осуществления жизненных процессов. Такое соотношение поддерживается в организме человека благодаря функции терморегуляции и в том случае, если температура окружающего воздуха меняется.

Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. При этом потребность организма в теплоотдаче бывает неодинаковой и зависит от: изменения влажности и температуры воздуха; интенсивности нагрева тела человека в связи с разной интенсивностью работы; теплоизлучений от посторонних источников тепла.

Среда характеризуется как комфортная, если охлаждающая способность среды соответствует количеству тепла, которое выделяется организмом человека. В условиях комфорта у человека не возникает беспокоящих его тепловых ощущений – холода и перегрева.

Отдача тепла организмом человека в окружающую среду происходит посредством: теплопроводности через одежду (Q_Т); конвекции в результате омывания воздухом тела человека (Q_К); излучения на окружающие поверхности (Q_И); испарения влаги с поверхности кожи (Q_ИСП); расход тепла на нагрев вдыхаемого воздуха (Q_В).

Количество тепла, отдаваемое организмом человека каждым из этих путей, зависит от величины того или иного параметра микроклимата. Так, теплоотдача конвекцией зависит от температуры окружающего воздуха и скорости его движения на рабочем месте. Излучение тепла происходит в направлении окружающих человека поверхностей, имеющих более низкую температуру поверхности, чем температура поверхности одежды (27-31⁰С) и открытых частей тела человека (~33,5⁰С). При высоких температурах окружающих поверхностей (30-35⁰С) теплоотдача излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплообмен идет в обратном направлении – от поверхности к человеку. Отдача тепла испарением пота зависит от относительной влажности и скорости движения воздуха.

Нормальное тепловое самочувствие (комфортные условия), соответствующее данному виду работы, обеспечивается при соблюдении теплового баланса:

Q = Q_Т + Q_K + Q_И + Q_ИСП + Q_В,

благодаря чему температура внутренних органов человека остается постоянной. Эта способность человеческого рганизма поддерживать постоянную температуру при измерении параметров микроклимата и при выполнении различной по тяжести работы называется терморегуляцией.

При высокой температуре воздуха в помещении кровеносные сосуды поверхности тела расширяются, при этом происходит повышенный приток крови к поверхности тела и теплоотдача в окружающую среду увеличивается. Однако при температурах окружающего воздуха и ограждений 30-33⁰С отдача тепла конвекцией и излучением в основном прекращается. При более высокой температуре воздуха большая часть тепла отдается путем испарения пота с поверхности кожи. При этом организм теряет определенное количество влаги, а вместе с ней и солей, играющих важную роль в жизнедеятельности организма (при потере солей могут возникнуть судороги).

Таким образом, для теплового самочувствия человека важно определенное сочетание температуры,относительной влажности и скорости движения воздуха.

Нарушение теплового баланса вызывает тепловую гипертермию или перегрев, который характеризуется повышением температуры тела до 40-41⁰С, обильным потовыделением, учащением пульса и дыхания, головокружением шумом в ушах, в тяжелых случаях – появлением судорог и обморочных состояний. Меры первой помощи при перегреве: поместить пострадавшего в условия, способствующие восстановлению теплового баланса – покой, прохладные души, ванны.

Нормирование метеорологических условий. В соответствии с санитарными нормами СНиП 245-71 устанавливаются оптимальные и допустимые метеорологические условия для рабочей зоны помещения.

Оптимальные микроклиматические условия – это такое сочетание параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма и не вызывают значительного напряжения терморегуляционного аппарата работающего.

Допустимые микроклиматические условия – это такое сочетание параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать проходящие и быстро нормализующиеся изменения нормального функционального и теплового состояния организма, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не происходит повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.

Нормы учитывают:

1) времена года, которые имеют холодный и переходный период со среднесуточной температурой наружного воздуха ниже +10⁰С, и теплый период со среднесуточной температурой +10⁰С и выше.

2) категорию физической работы по тяжести (на основе общих энергозатрат организма в ккал/час). Все работы по тяжести подразделяют на три категории: а) легкие работы – с энергозатратами менее 150 ккал/час; б) средней тяжести – с энергозатратами 150 – 250 ккал/час; в) тяжелые – с энергозатратами свыше 250 ккал/час.

3) характеристику помещения по теплоизбыткам. Все производственные помещения при избытке явного тепла условно подразделяются на: а) холодные, характеризуемые незначительными избытками явного тепла (не более 20 ккал/час на 1 м³ помещения); б) горячие, характеризуемые значительными избытками тепла (более 20 ккал/час на 1 м³ помещения).

Основными источниками тепловыделений в рабочих зонах являются пламенные печи, электропечи, ванны с подогревом, электрооборудование, нагретый металл. Избыток тепла в производственном помещении может также формироваться за счет лучистой энергии, исходящей от нагретых поверхностей, а также от солнечной радиации.

Если не применять меры при ликвидации избыточного тепла (особенно на тяжелых работах и работах ср. тяжести), у человека может нарушиться постоянный теплообмен между организмом и внешней средой, что может привести к поражению деятельности нервных центров и даже инвалидности.