2014-01-25
826
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 температур воздуха 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 условиями являются 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 и подачей 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 механической вентиляции 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 в производственном 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 воздуха называется 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 отопления в 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 системах для 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.
