Метеорологическими условиями, или микроклиматом, называют условия внутри помещений, которые определяются температурой, влажностью и скоростью движения воздуха.
Организм человека воздействует с окружающей средой посредством теплообмена. Оптимальные микроклиматические условия характеризуются тепловым балансом организма при котором его теплоотдача равна теплообразованию, благодаря чему температура тела сохраняется в нормальных пределах (терморегуляция).
Тепло- и терморегуляцией называется свойство организма приспосабливаться к окружающим условиям, сохраняя свою температуру в пределах, необходимых для нормальной жизнедеятельности. При нарушениях температурного режима особое значение имеет состояние относительной влажности воздуха в производственных помещениях. Она установлена в пределах от 50 до 60 %, в холодный и переходный периоды года - не бо-лее75 %. В теплый период года допустимая относительная влажность воздуха должна составлять при температуре 28 °С 55 %, при 24 °С и ниже - 75 %.
Для создания здоровых условий труда важное значение имеет скорость движения воздуха, поскольку является существенным фактором, определяющим микроклимат производственных помещений, особенно в теплый период года. Скорость движения воздуха способствует отдаче организмом тепла во внешнюю среду и ускоряет тем самым испарение влаги с поверхности кожи. Санитарные нормы определяют допустимую скорость движения воздуха в теплый период года от 0,3 до 0,5 м/с, а в холодный - не более 0,3 м/с. Превышение скорости движения воздуха выше нормативной, особенно в холодный период года, способствует возникновению простудных заболеваний.
Для контроля и регулирования метеорологических условий труда на рабочих местах используются различные приборы:
- термометры - для определения температуры воздуха помещений;
- психрометры, гигрометры и гигрографы - для измерения влажности воздуха;
- кататермометры - для определения скорости движения воздуха до 0,5 м/с, анемометры - для определения скорости 0,5 м/с и выше;
- газоанализаторы - для определения содержания в воздушной среде вредных веществ.
Требования санитарии к вентиляции воздуха. Эффективным средством создания оптимального микроклимата в производственных помещениях и на рабочих местах служит вентиляция, предназначенная для воздухообмена:
- нагнетания в помещения чистого воздуха из окружающей среды;
- удаления из производственных помещений загрязненного воздуха, газов, пыли и других производственных вредностей.
По способу воздухообмена вентиляция подразделяется на естественную (рис. 3.1) и искусственную (механическую), а по характеру действия - на общеобменную и местную. Различают также аварийную вентиляцию. При выборе вида вентиляции руководствуются особенностями технологического процесса, характером производственных вредностей, местом их образова
Рис. 3.1. Система естественной вентиляции:
а - вытяжной; б - приточно-вытяжной; 1 - здание; 2 - вытяжные проемы; 3 - приточные проемы (окна); 4 - источник теплоты; 5 - ветер; 6 - дефлектор; 7 - вентиляционные каналы ния, площадью и объемом помещений, временем года и другими факторами.
При механической вентиляции воздухообмен осуществляется с помощью вентилятора:
- вытяжная вентиляция применяется в тех помещениях, где достаточная циркуляция воздуха обеспечивается за счет неплотности закрывания дверей и оконных рам или где люди работают недолго, а из них необходимо удалить значительное количество загрязненного воздуха;
- приточная вентиляция предназначена для подачи в помещения чистого воздуха;
- приточно-вытяжная вентиляция комбинированная.
При оборудовании механической вентиляции особое внимание следует уделять выбору мест расположения приточных и вытяжных отверстий и вытяжные отверстия располагать в местах наибольшего скопления вредных веществ.
Общеобменную вентиляцию применяют для воздухообмена и обеспечения метеорологических условий труда в соответствии с заданными параметрами.
Местная вентиляция предназначена в основном для удаления вредностей (газов, паров и др.) непосредственно у мест их образования, чтобы не допустить их распространения по всему помещению.
Аварийную вентиляцию оборудуют в тех помещениях, где при повреждении оборудования возможно образование значительного количества взрывоопасных и токсических веществ, например в машинных отделениях аммиачных холодильных установок, в помещениях магазинов и складов для хранения химических товаров и нефтепродуктов.
Кондиционирование воздуха является наиболее совершенной системой вентиляции, создающей наиболее благоприятный микроклимат в производственных помещениях и на рабочих местах. Применение кондиционирования воздуха позволяет улучшить условия труда, повысить его эффективность и сохранить здоровье работников торговли.
Кондиционирование предназначено для автоматического поддержания в помещении нормативных показателей температуры, влажности и скорости движения воздуха.
Кондиционеры подразделяются на бытовые, поддерживающие микроклимат в одном отдельно взятом помещении, и центральные (рис. 3.2), которые создают микроклимат во всем здании.
Наружный воздух через заборное устройство /, фильтр 2 для очистки от механических примесей поступает к калориферу 3 первой ступени подогрева или охлаждения воздуха. Затем он идет в камеру распыления воды системой форсунок 4 для дополнительного увлажнения, очистки, охлаждения или подогрева. После этого воздух в калорифере 5 второй ступени приобретает необходимую температуру и влажность и вентилятором 6 по трубопроводу 7 подается в помещение.
Требования санитарии к отоплению. Отопление служит для поддержания в помещениях зданий в холодный период года требуемой температуры воздуха.
Отопительные системы бывают местные и центральные. Местные служат для отопления одного отдельного помещения. Системы центрального отопления обогревают все помещения здания.
Производственные помещения, торговые залы должны быть обеспечены отоплением в соответствии с требованиями СНиПа 2.04.05-86. Отопительные приборы во всех помещениях должны иметь гладкую поверхность и быть доступными для проведения уборки, осмотра и ремонта.
В системах центрального отопления энергия вырабатывается за пределами отапливаемых помещений, а затем распределяется по системе труб между потребителями. Центральное отопление в зависимости от вида теплоносителе бывает водяным, паровым и воздушным. В настоящее время в качестве местного отопления используют газовое и электрическое. При местном отоплении производство тепла и передача его воздуху отапливаемого помещения объединены в одном устройстве, а при центральном генератор и отопительные приборы расположены в разных помещениях.
/ - заборное устройство; 2 - фильтр; 3,5- калориферы; 4 - форсунки; 6 - вентилятор; 7-трубопрвод
Тип отопительного прибора зависит от системы отопления:
- при воздушном отоплении - это калориферы,
- в системах водяного отопления - радиаторы, конвекторы, гладкие и ребристые трубы.
В системах лучистого и панельного отопления функции приборов выполняют стены, потолок и т. д. Отопительные приборы с температурой теплоносителя свыше 100 °С должны быть ограждены во избежание ожогов людей при случайном прикосновении. В системах воздушного отопления нагретый в калориферах воздух подается в отапливаемое помещение по каналам воздуховодов. Системы водяного отопления с температурой воды до 100 °С имеют преимущества по сравнению с другими системами: сравнительно низкую температуру поверхности отопительных приборов, возможность центрального регулирования их теплоотдачи, бесшумность, длительный срок службы, пожаробезопасность. Они нашли широкое применение на предприятиях торговли и общественного питания.
Системы парового отопления имеют высокую температуру поверхности отопительных приборов, в производственных помещениях с постоянным и длительным пребыванием людей их применять не рекомендуется.
В предприятиях общественного питания и продажи продовольственных товаров их применение запрещено, так как осаждающаяся на поверхности отопительных приборов пыль от высокой температуры разлагается с выделением вредных веществ.
Для районов с расчетной температурой наружного воздуха для отопления 15 °С и ниже в тамбурах помещений предприятий общественного питания с количеством мест в залах 100 и более предусматривают сооружение воздушно-тепловых завес.
Тамбуры входов для покупателей в магазинах торговой площадью 150 м 2 и более при расчетной температуре наружного воздуха для холодного периода года 25 °С и ниже должны быть также оборудованы воздушными или воздушно-тепловыми завесами.
К моменту наступления зимы для сохранения тепла рамы окон, форточки, фрамуги и световые фонари должны быть застеклены и промазаны замазкой, а вся система отопления проверена и отремонтирована.
Терморегуляция организма человека. Метеорологические параметры, такие как температура, скорость движения воздуха и относительная влажность, а также тепловое облучение определяют теплообмен человека с окружающей средой и, следовательно, самочувствие человека. Совокупность указанных параметров называется микроклиматом. Параметры микроклимата в природной среде и в производственных условиях могут изменяться в широких пределах. В определенном диапазоне параметров микроклимата имеет место тепловой баланс между тепловыделениями в организме человека и отдачей теплоты в окружающую среду. В условиях теплового баланса имеет место комфортное тепловое самочувствие человека, при которой нагрузка на системы организма человека, поддерживающие его нормальную температуру, минимальна.
Нарушения теплового баланса в ту или иную сторону вызывают в организме человека реакцию, способствующую восстановлению баланса. Процессы регулирования тепловыделений для поддержания нормальной (36,5 °С) температуры человека называются терморегуляцией (защитный безусловный рефлекс организма человека). Терморегуляция осуществляется различными путями: биохимическим, изменением интенсивности кровообращения и интенсивности выделения пота.
Условия воздушной среды, которые обусловливают оптимальный обмен веществ в организме человека и при которых отсутствуют неприятные ощущения и напряженность системы терморегуляции, называют комфортными (оптимальными ) условиями. Зона, в которой окружающая среда полностью отводит теплоту, выделяемую организмом человека и отсутствует напряжение систем терморегуляции, называется зоной комфорта. Условия, при которых нормальное тепловое состояние челе века нарушается, называются дискомфортными.
Влияние шума и вибраций на организм человека. В торговых и вспомогательных помещениях магазинов и складов в процессе работы механического оборудования, вентиляционных и кондиционирующих установок, холодильных систем возникают шумы - одновременное смешение звуков различной интенсивности и частоты. Шумовой режим рабочей зоны выступает существенным фактором, влияющим на работоспособность.
Для измерения ее уровня принята условная единица - бел (Б). На практике применяется величина, которая в 10 раз меньше бела - децибел (дБ).
Для измерения шума в торговых организациях используют приборы шумомеры. Шум - общебиологический раздражитель, действующий крайне отрицательно на слуховой орган, может привести к расстройству сердечно-сосудистой и нервной систем.
Шум является одной из причин быстрого утомления работающего, способен вызвать головокружение и привести к несчастному случаю.
Вибрация - это колебательный процесс, происходящий в твердых телах. На предприятиях торговли основным источником вибрации служит неисправное оборудование и механизмы, а также вибрационное оборудование. Воздействие вибрации может привести к спазмам сосудов, заболеваниям органов зрения и слуха, нарушить деятельность желудочно-кишечного и мышечного аппарата.
Основными мероприятиями, направленными на уменьшение шума и вибрации в помещениях предприятий торговли являются:
- оптимальная планировка торговых и вспомогательных помещений;
- правильный выбор типов торгово-технологического оборудования, надлежащее его состояние и размещение;
- использование звукоизолирующих конструкций и звукопоглощающих материалов и др.
Требования санитарии к освещению. Качественное освещение в рабочих помещениях является одним из основных условий для нормальной производственной деятельности. При плохом освещении появляются зрительное утомление, общая вялость, которые приводят к снижению не только производительности труда, но и внимания, потере трудоспособности, что может привести к несчастному случаю (травме).
Длительная работа в условиях недостаточной освещенности ведет к ухудшению зрения. Уровень освещения рабочих поверхностей определяется освещенностью, которая характеризуется величиной светового потока, выраженного в люменах (лм), падающего на 1 м 2 освещаемой (рабочей) поверхности, и измеряется в люксах (лк). Освещенность измеряется люксметрами.
Для создания нормальных условий труда освещение торговых помещений должно удовлетворять следующим требованиям:
- давать достаточную освещенность рабочих поверхностей на каждом рабочем месте (обеспечение нормы освещенности);
- обеспечивать равномерность освещения;
- не вызывать слепящего действия, блесткости и изменений яркости в поле зрения работающего;
- не образовывать резких теней на рабочей поверхности обрабатываемых изделий;
- быть экономичным.
Освещение может быть естественным, искусственным и комбинированным. Наиболее благоприятным является естественное освещение. Оно может быть верхним, боковым и комбинированным:
- верхнее освещение - через фонари, световые проемы в покрытии, а также через проемы в стенах в местах перепада высот здания;
- боковое - освещение помещения через световые проемы в наружных стенах;
- комбинированное освещение - это сочетание верхнего и бокового освещения.
Вид естественного освещения выбирается в зависимости от расстановки и габаритов технологического оборудования и размещения рабочих мест в помещении.
Основной величиной для расчета и нормирования естественного освещения внутри помещения служит коэффициент естественной освещенности (КЕО) - отношение естественной освещенности Е нн, создаваемой в некоторой точке внутри помещения светом неба, к одновременному значению наружной освещенности Е нар, создаваемой открытым небосводом, %:
е = (Е ш /Е нар ут.
При одностороннем боковом освещении минимальное значение КЕО нормируется в точке, наиболее удаленной от световых проемов, а при двустороннем - в точке посередине помещения.
Для защиты от слепящего действия солнечных лучей используются жалюзи, шторы и другие устройства, устанавливаемые в световых проемах. Если естественное освещение не обеспечивает норму освещенности, то оно дополняется искусственным освещением. Такое освещение называется совмещенным.
Искусственное освещение. В темное время суток, при неблагоприятных погодных условиях для обеспечения необходимой освещенности на рабочих местах применяется искусственное освещение, т. е. освещение, создаваемое искусственными источниками света. По назначению оно подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и дежурное.
Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормальной работы предприятия и оптимальных условий зрительной работы во всех помещениях, на открытых участках, а также нормальных осветительных условий для прохода людей и движения транспорта.
По конструктивным особенностям рабочее освещение разделяется на общее, местное и комбинированное.
При общем освещении светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или концентрированно с учетом расположения оборудования и рабочих мест.
Комбинированное освещение - это освещение, создаваемое светильниками общего и местного освещения. Число ламп, требуемое для создания нормативной освещенности, рассчитывается, исходя из количества светильников и ламп в каждом из них.
Аварийное освещение предназначено для обеспечения безопасной работы при аварийном отключении рабочего освещения. Наименьшая освещенность при аварийном освещении должна составлять не менее 5 % освещенности, нормируемой для рабочего общего освещения, но не менее 2 лк внутри здания и 1 лк на территории предприятия.
Эвакуационное освещение предназначено для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения. Оно предусматривается: в местах, опасных для прохода людей; в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей; в вестибюлях; при числе эвакуирующихся более 50 человек; в основных проходах производственных помещений, в которых работает более 50 человек; в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми, где выход при аварийном отключении рабочего освещения связан с опасностью нанесения травм работающим оборудованием.
Светильники аварийного и эвакуационного освещения присоединяются к электрической сети, не зависящей от сети рабочего освещения, или подпитываются от самостоятельного источника электроэнергии. Светильники аварийного освещения должны отличаться от используемых для рабочего освещения типом, размерами и иметь специальные знаки.
Дежурное освещение предназначено для освещения помещений в нерабочее время. Оно устанавливается на предприятиях с одно-или двухсменным рабочим режимом, а также в нерабочие и праздничные дни. Цель дежурного освещения - обеспечить нормальные условия для служб, выполняющих охранные и контрольные функции. Для дежурного освещения можно использовать часть светильников рабочего, аварийного или эвакуационного освещения.
Светильники состоят из источника света (лампы) и арматуры для его крепления и подвода к нему электроэнергии. Для освещения помещении используются лампы накаливания и газоразрядные лампы низкого и высокого давления (люминесцентные, дуговые ртутные, металлогалогенные, натриевые и др.). Лампы накаливания просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, надежны, могут эксплуатироваться в широком диапазоне температур окружающей среды, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть, но имеют ряд существенных недостатков. Низкий КПД обусловлен затратой более 80 % потребляемой энергии на выработку теплоты, а не светового потока. Лампы накаливания пожароопасны, так как имеют температуру поверхности стеклянного баллона 250-300 °С.
Воздушная среда в помещениях
Среда защиты от опасных и вредных факторов
Если невозможно обеспечить безопасность человека при возникновении опасных и вредных факторов за счет мероприятий, заложенных в оборудование, технологию и т.п., то применяются средства защиты человека.
Средства защиты ─ это средства, используемые для предотвращения или уменьшения воздействия на человека опасных или вредных факторов.
По характеру применения средства защиты подразделяют на средства коллективной защиты и средства индивидуальной защиты.
К средствам коллективной защиты относят средства, применяемые для защиты двух и более человек, включая
сигнализацию, средства нормализации воздушной среды, освещения, защиты от поражения электрическим током и др.
К средствам индивидуальной защиты относятся средства, применяемые индивидуально, включая костюмы, средства защиты органов дыхания, слуха и т.д.
При всем многообразии средства защиты можно рассматривать как субъективные и объективные.
Применение субъективных вызывает защитные действия человека за счет его сознательных действий. Основными видами субъективных средств коллективной защиты являются устройства автоматического контроля, сигнализации, плакаты, знаки безопасности и др.
Объективные средства защиты работают независимо от человека ─ звукоизоляция, зануление, предохранительные устройства и др.
Состояние воздушной среды в помещениях определяется метеорологическими условиями (микроклимат) и составом воздуха, который может быть загрязнен газами, парами, пылью.
Характеризуются температурой, влажностью и скоростью движения воздуха в помещениях. Эти параметры воздушной среды оказывают влияние на теплообменные процессы между организмом и воздушной средой и жизнедеятельность человека.
В организме человека в состоянии покоя или работы происходит образование тепла. Причем, чем больше физических (мышечных) усилий совершает человек, тем больше образуется тепла. Образующееся тепло человек отдает в окружающее пространство конвекцией, теплоизлучением, с испарением пота, дыханием. Количество отдаваемого тепла и способов теплоотдачи зависят от метеорологических условий, т.е. температуры, влажности и скорости движения воздуха. В комфортных условиях примерно 30 % тепла человек отдает конвекцией, 45% - теплоизлучением, 25% - испарение пота и дыханием. При температуре воздуха более 37°С практически 100% образующегося тепла отдается с испарением пота, а при низкой температуре тепло отдается в основном конвекцией и теплоизлучением.
Температура тела человека не будет изменяться в том случае, если теплообразование организма равно теплоотдаче. Это состояние поддерживается за счет терморегуляции организма.
Терморегуляция организма ─ это совокупность теплообменных процессов между организмом и окружающей средой, в результате которых температура тела поддерживается на одинаковом уровне. Терморегуляция в основном осуществляется за счет изменения
интенсивностей потовыделения и кровообращения. Их увеличение способствует увеличению теплоотдачи и поддержанию нормальной температуре тела.
При благоприятных метеорологических условий за счет терморегуляции температура тела человека практически не меняется. Но возможности механизма терморегуляции ограничены. При неблагоприятных метеорологических условиях может происходить перегрев или переохлаждение организма, ведущее к заболеваниям.
Для обеспечения благоприятных метеорологических условий установлены нормы метеорологических условий в рабочих помещениях (они применимы и для бытовых помещений).
Оптимальные и допустимые температура, относительная влажность и скорость движения воздуха нормированы в зависимости от времени года, характеристики производственных помещений и категории выполняемой работы. В нормах приняты два времени года ─ теплый, со среднесуточной температурой наружного воздуха +10°С и выше, и холодной ─ ниже +10°С; три категории работ (легкие, средней тяжести, тяжелые соответственно с энергозатратами 172, 172-293 и более 293 Дж/с); и две характеристики помещений ─ с незначительными избытками явной теплоты (23,2 Дж/(м³с) и менее) и со значительными избытками ─ больше приведенных значений.
При контроле метеорологических условий в помещениях температуру воздуха замеряют термометрами, относительную влажность воздуха ─ психрометрами, скорость движения воздуха ─ анемометрами.
Поддержание требуемых метеорологических условий в помещениях обеспечивается за счет вентиляции, отопления, кондиционирования воздуха и поддержания помещений в исправном состоянии.
Метеорологические условия, или микроклимат производственных помещений, складываются из температуры воздуха в помещении, инфракрасного и ультрафиолетового излучения от нагретого оборудования, раскаленного металла и других нагретых поверхностей, влажности воздуха и его подвижности. Все эти факторы, или метеорологичеокие условия в целом, определяются двумя основными причинами: внутренними (тепло и влаговыделения) и внешними (метеорологические условия). Первые из них зависят от характера технологического процесса, оборудования и применяемых санитарно-технических устройств и, как правило, носят относительно постоянный характер для каждого цеха или отдельного участка производства; вторые -- сезонного характера, резко изменяются в зависимости от времени года. Степень влияния внешних причин во многом зависит от характера и состояния наружных ограждений производственных зданий (стен, кровли, окон, въездных проемов и т. п.), а внутренних -- от мощностей и степени изоляции источников выделения тепла, влаги и эффективности санитарнo-технических устройств.
Тепловой режим производственных помещений определяется количеством тепловыделений внутрь цеха от горячего оборудования, изделий и полуфабрикатов, а также от солнечной радиации, проникающей в цех через открытые и остекленные проемы или нагревающей кровлю и стены здания, а в холодный период года -- от степени отдачи тепла за пределы помещения и от отопления. Определенную роль играют тепловыделения от различного рода электродвигателей, которые при работе нагреваются и отдают тепло в окружающее пространство. Часть поступившего в цех тепла отдается наружу через ограждения, а остальное, так называемое явное тепло нагревает воздух рабочих помещений.
Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий (СН 245 -- 71) производственные помещения по удельному тепловыделению делятся на две группы: холодные цехи, где явное тепловыделение в помещении не превышает 20 ккал/м3ч, и горячие цехи, где они выше этой величины.
Воздух цеха, постепенно соприкасаясь с горячими поверхностями источников тепловыделений, нагревается и поднимается вверх, а его место замещает более тяжелый холодный воздух, который, в свою очередь, также нагревается и поднимается вверх. В результате постоянного движения воздуха в цехе происходит его нагрев не только в месте нахождения источников тепла, но и на более отдаленных участках. Такой путь отдачи тепла в окружающее пространство называется конвекционным. Степень нагрева воздуха измеряется в градусах. Особенно высокая температура наблюдается на рабочих местах, не имеющих достаточного притока наружного воздуха или расположенных в непосредственной близости от источников тепловыделений.
Противоположная картина наблюдается в тех же цехах в холодный период года. Нагретый горячими поверхностями воздух поднимается вверх и частично уходит из цеха через проемы и неплотности в верхней части здания (фонари, окна, шахты); на его место подсасывается холодный наружный воздух, который до соприкосновения с горячими поверхностями нагревается очень мало, в силу чего нередко рабочие места омываются холодным воздухом.
Все нагретые тела со своей поверхности излучают поток лучистой энергии. Характер этого излучения зависит от степени нагрева излучающего тела. При температуре выше 500oС спектр излучения содержит как видимые-- световые лучи, так и невидимые -- инфракрасные лучи; при меньших температурах этот спектр состоит только из инфракрасных лучей. Гигиеническое значение имеет в основном невидимая часть спектра, то есть инфракрасное, или, как его иногда не совсем правильно называют, тепловое излучение. Чем ниже температура излучаемой поверхности, тем меньше интенсивность излучения и больше длина волны; по мере увеличения температуры увеличивается интенсивность, но уменьшается длина волны, приближаясь к видимой части спектра.
Источники тепла, имеющие температуру 2500 -- 3000o С и более, начинают излучать также ультрафиолетовые лучи (вольтова дуга электросварки или электродуговых печей). В промышленности для специальных целей используются так называемые ртутно-кварцевые лампы, которые излучают преимущественно ультрафиолетовые лучи.
Ультрафиолетовые лучи также имеют различные длины волн, но в отличие от инфракрасных по мере увеличения длины волны они приближаются к видимой части спектра. Следовательно, видимые лучи по длине волн находятся между инфракрасными и ультрафиолетовыми.
Инфракрасные лучи, попадая на какое-либо тело, нагревают его, что и послужило поводом называть их тепловыми. Это явление объясняется способностью различных тел в той или иной степени поглощать инфракрасные лучи, если температура облучаемых тел ниже температуры излучающих; при этом лучистая энергия превращается в тепловую, вследствие чего облучаемой поверхности передается то или иное количество тепла. Этот путь передачи тепла называется радиационным. Различные материалы обладают различной степенью поглощения инфракрасных лучей, и, следовательно, при облучении они нагреваются по-разному. Воздух совершенно не поглощает инфракрасные лучи и поэтому не нагревается, или, как принято говорить, он является теплопрозрачным. Блестящие, светлые поверхности (например, алюминиевая фольга, полированные листы жести) отражают до 94 -- 95% инфракрасных лучей, а поглощают всего 5 -- 6%. Черные матовые поверхности (например, покрытие сажей) поглощают почти 95 -- 96% этих лучей, поэтому нагреваются более интенсивно
При полном поглощении инфракрасных лучей в результате полного превращения лучистой энергии в тепловую облучаемый предмет получает определенное количество тепла, которое принято измерять в малых калориях на 1 см2 облучаемой поверхности в минуту (г.кал/см2.мин). Эту величину принимают за единицу интенсивности облучения. Интенсивность инфракрасного облучения возрастает по мере повышения температуры источника излучения и увеличения площади его поверхности и уменьшается в квадратной пропорции по мере удаления от источника излучения. Инфракрасное излучение, как правило, происходит от тех же источников, что и выделение конвекционного тепла.
Рабочие горячих цехов постоянно или периодически подвергаются воздействию инфракрасного излучения, в результате чего они получают извне то или иное количество тепла. Интенсивность облучения на рабочих местах в зависимости от размеров и температуры источников излучения и расстояния от него рабочих мест колеблется в широких пределах: от нескольких десятых долей до 8 -- 10 г.кал/см2.мин. При выполнении отдельных кратковременных операций интенсивность облучения достигает 13 -- 15 г.кал/см2.мин. Для сравнения следует указать, что интенсивность солнечной радиации в летний безоблачный день достигает лишь 1,3 -- 1,5 г.кал/см2.мин.
Несмотря на то, что инфракрасное излучение не оказывает прямого действия на воздух, все же косвенным путем оно способствует его нагреву. Подвергающиеся облучению различные предметы, оборудование, конструкции и даже стены нагреваются и сами становятся источниками тепловыделения как радиационным, так и конвекционным путем. От них-то и нагревается воздух цеха.
При работе с вольтовой дугой или ртутно-кварцевыми лампами, излучающими ультрафиолетовые лучи, рабочие могут подвергаться облучению, если они не защищены от прямого попадания этих лучей в глаза или на кожный покров. Ультрафиолетовые лучи хорошо проходят через воздух, но почти не проходят через любую плотную ткань; даже обычное стекло их почти не пропускает. Однако при попадании лучей от вышеуказанны источников в глаза наряду с ультрафиолетовыми лучам на них будет действовать чрезмерно яркий, слепящий свет видимого спектра.
В каждом помещении, и тем более в производственных цехах, воздух всегда находится в состоянии движения, которое создается вследствие разности температур в различных частях здания и по площади и по высоте. Разность температур образуется в результате инфильтрации и подсоса более холодного наружного воздуха через окна, фонари, фрамуги, ворота.
Более сильное движение наблюдается в тех случаях, когда в цехе имеются источники тепловыделения, которые нагревают воздух и заставляют его быстро подниматься вверх. При наличии одного источника тепловыделения направление движения воздуха будет от периферии к источнику тепла и от него вверх; при нескольких же источниках тепловыделения направление токов может быть самым разнообразным, оно зависит от мест расположения источников тепла и их мощности. Скорость движения, или, как принято называть, подвижность воздуха, измеряется в метрах в секунду.
Мощные источники тепловыделения в цехах являются причиной значительных потоков воздуха, скорость которых иногда достигает 4 -- 5 м/сек. Особенно большие скорости движения создаются вблизи открытых проемов (ворот, окон и т. п.), где имеется возможность подсоса более холодного наружного воздуха. Вследствие больших скоростей холодные струи проходят значительные расстояния без достаточного разбавления теплым воздухом цеха, обдувая рабочих и создавая резкие колебания температур, что в быту называют сквозняками.
На отдельных же участках могут создаваться неблагоприятные условия для естественного конвекционного потока. Чаще всего такое положение наблюдается на участках, удаленных от проемов, ограниченных стенами или громоздким оборудованием (печами и т. п.), и особенно там, где подъему нагретого воздуха вверх препятствуют какие-либо глухие перекрытия (потолки). Подвижность воздуха сокращается до минимальных величин (0,05 -- 0,1 м/сек), что приводит к его застою и перегреванию, особенно если участки расположены вблизи от источников тепловыделений.
Как в наружном, так и в воздухе производственных помещений содержится некоторое количество водяных паров, создавая определенную влажность воздуха. Количество водяных паров, выраженное в граммах, содержащихся в килограмме или в кубическом метре воздуха, называется абсолютной влажностью.
Увеличение количества водяных паров при одной и той же температуре может происходить лишь до определенного предела, после чего пары начинают конденсироваться. Такое состояние, когда количество водяных паров (в граммах) способно насытить 1 кг или 1 м3 воздуха при данной температуре до предела, называется максимальной влажностью. Чем выше температура воздуха, тем больше надо водяных паров, чтобы довести этот воздух до максимальной влажности. Следовательно, максимальная влажность воздуха при разных температурах различна, причем для каждой температуры эта величина постоянна.
Для измерения влажности воздуха чаще всего пользуются показателем относительной влажности, то есть отношением абсолютной влажности к максимальной, насыщаемой воздух до предела при данной температуре, выраженной в процентах. Таким образом, относительная влажность показывает процент насыщения воздуха водяными парами при данной температуре.
Помимо влагосодержания поступающего наружного воздуха, внутри цеха могут быть дополнительные источники влаговыделения. Главным образом это открытые технологические процессы, сопровождающиеся использованием воды или водных растворов, особенно если эти процессы идут с подогревом. Определенная часть влаги выделяется также от самих работающих при дыхании и потовыделении, однако практически это не играет большой роли.
В производственных условиях наблюдается весьма различная влажность воздуха -- от 5 -- 10 до 70 -- 80%, при наличии обильных влаговыделений (красильно-отбелочные цехи текстильных фабрик, моечные отделения различных производств, прачечные) -- иногда до 90-- 95%, а в холодный период года -- до 100%, то есть до туманообразования.
Цель работы : Освоение методики исследования метеорологических условий в производственных помещениях.
Теоретическая часть
Метеорологическим условиям производственной среды или производственным климатом называется физическое состояние воздушной среды, характеризуемой температурой, влажностью, скоростью движения воздуха и воздействия теплового излучения) (сильно нагретыми и охлажденными поверхностями оборудования или зданий).
Главными из этих условий являются температура и влажность. Метеорологические условия в производстве должны обеспечить здоровье и бодрое самочувствие работающих, иначе говоря должны быть комфортны. В частности, комфортной температурой будет называться такая, которая не вызывает повышения или понижения нормальной температуры человеческого тела.
Однако в производственной обстановке, особенно в горячих цехах, почти всегда есть условия для принудительного повышения температуры тела рабочего.
Организм человека обладает свойством приспосабливаться к окружающим метеорологическим условиям. Это защитное свойство человека называется терморегуляцией.
Терморегуляцией называется способность организма регулировать как теплообразование, так и теплоотдачу в зависимости от окружающих метеорологических условий, сохраняя температуру тела почти на постоянном уровне.
Терморегуляция выражается в следующем: при высокой температуре начинается интенсивное испарение пота с поверхности тела; одновременно с этим расширяются периферийные кровеносные сосуды; кровь приливает к поверхности тела в процессе выделения и испарения пота, вызываемого охлаждением тела. При этом происходит отъем тепла крови, вследствие чего температура тела сохраняется на высоком уровне.
Иначе реагирует человеческий организм на понижение температуры окружающего воздуха - периферийные кровеносные сосуды кожи сокращаются, скорость протекания крови через кожу замедляется и отдача путем конвекции и лучеиспускания уменьшается.
Для терморегуляции большое значение имеет влажность воздуха, находящегося в постоянном взаимодействии с окружающей средой.
В табл. 1 (извлечение из норм СН-245-71) даются рекомендованные значения основных параметров воздушной среды в производственных помещениях в зависимости от избыточного тепла, выделяемого в результате технологического процесса и категории работ по их тяжести.
ПРИМЕЧАНИЕ:
1. Рабочей зоной считается пространство высотой до 2-х метров над уровнем пола или площадки, на которой находится человек.
Постоянным рабочим местом считается место, на котором работающий находится большую часть своего времени. Если обслуживание процессов осуществляется в различных пунктах рабочей зоны, то рабочее место - вся рабочая зона.
2. Избытками явного тепла (от оборудования, нагретых материалов, инсоляции и людей) следует считать остаточным тепловыделением (за вычетом теплопотерь) после осуществления всех технологических и строительных мероприятий по их уменьшению, а также по теплоизоляции оборудования, установок и теплопроводов, герметизация оборудования и устройства местных отсосов, связанных с технологическим оборудованием и других мероприятий. Незначительными считаются избытки явного тепла в количестве, не превышающем 20 ккал/м ч. Явным является тепло, воздействующее на увеличение температуры воздуха в помещении.
3. Все работы подразделяются на три категории:
А. К категориям легких работ (затраты энергии до 150 ккал/ч относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой, но не требующие систематического физического напряжения или поднятия и переноски, основные процессы точного приборостроения и машиностроения, работы контролеров, конторские работы и т.д.).
Б. К категории средней тяжести работ (затраты энергии более 150 и до 250 ккал/ч) относятся работы, связанные с постоянной ходьбой (переноской небольших тяжестей до 10 кг) и выполняемые стоя (основные процессы в механо-сборочных цехах, при механической обработке древесины, в сварочных цехах и пр.).
В. К категориям тяжелых работ (затраты энергии более 250 ккал/ч относятся работы, связанные с систематическим физическим напряжением, а также с постоянными передвижениями и переноской тяжести свыше 10 кг, основные процессы мартеновского, литейного, прокатного кузнечного, термического производства и пр.).
Существуют следующие состояния влажности:
а) АБСОЛЮТНАЯ ВЛАЖНОСТЬ (f), т.е. количество влаги, которое находится в воздухе при данной температуре;
б) МАКСИМАЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ (F) или точка росы, представляющая максимальное количество влаги, которое может находиться в воздухе при данной температуре.
в) ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ (), выраженная в процентах и представляет собой отношение абсолютной влажности к максимальной:
= f/F100%
где: f - абсолютная влажность
F - максимальная влажность.
Для определения относительной влажности воздуха применяются психрометры и гигрометры.
Из указанных трех состояний при оценке метеорологических условий в производственных помещениях чаще всего учитывается относительная влажность.
Эта влажность всегда должна быть нормальной, т.е. такой, которая обеспечивает благоприятные условия для терморегуляции человеческого организма.
Наиболее целесообразные соотношения между относительной влажностью и температурой даны в приложении 1.
Нормальной относительной влажностью при нормальной температуре (в пределах от 18 до 23 0 С) является влажность 40-60 %.
Помимо температуры и относительной влажности для создания нормальных метеорологических условий в производственных помещениях большое значение имеет скорость движения воздуха.
Условное движение воздуха при нормальной температуре может вызвать ощущение холода, при высокой температуре такое движение увеличивая теплоотдачу из организма в окружающую среду путем усиленного испарения пота облегчает борьбу организма с высокой температурой.
Для обеспечения нормальных метеорологических условий нужно уметь определить в производственных помещениях температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха.
Зная эти параметры воздушной среды производственных помещений, мы можем наметить имеющиеся в нашем распоряжении технические мероприятия, например, общеобменную промышленную вентиляцию и добиться такого взаимодействия между температурой, относительной влажностью и скоростью движения воздуха, которые будут обеспечивать наилучшее самочувствие работающего.
Для определения температуры как без учета скорости движения воздуха в производственных помещениях, так и в сочетаниях со скоростью движения воздуха относительной влажности разработана и предлагается специальная монограмма, по которой можно определить эффективную, эффективно-эквивалентную и комфортную температуры.
Эффективной называется температура, которая ощущается человеком при определенной относительной влажности воздуха и отсутствие его движения в помещениях.
Эффективно-эквивалентной температурой называется температура, которая ощущается человеком при определенной влажности воздуха и движении его с различной скоростью в помещении.
Метеорологические условия или микроклимат в производственных условиях определяются следующими параметрами: 1) температурой воздуха t, °С; 2) относительной влажностью φ, %; 3) скоростью движения воздуха на рабочем месте v, м/с; 4) барометрическим давлением P, мм рт. ст.
Необходимость учета этих параметров может быть объяснена на основании рассмотрения теплового баланса в организме человека.
Величина тепловыделения Q организмом человека зависит от степени физического напряжения в определенных метеорологических условиях и составляет от 75 ккал/ч (в состоянии покоя) до 400 ккал/ч (при тяжелой работе).
Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Для того чтобы физиологические процессы в его организме протекали нормально, выделяемое организмом тепло должно отводиться в окружающую человека среду. Соответствие между количеством этого тепла и охлаждающей способностью среды характеризует ее как комфортную. В условиях комфорта у человека не возникает беспокоящих его тепловых ощущений — холода или перегрева.
Отдача тепла организмом человека в окружающую среду происходит посредством теплопроводности через одежду QT конвекции в результате омывания воздухом тела человека Qк, излучения на окружающие поверхности Qи, испарения влаги с поверхности кожи Qисп Часть тепла расходуется на нагрев вдыхаемого воздуха QB.
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—31° С) и открытых частей тела человека (около 33,5° С). При высоких температурах окружающих поверхностей (30—35° С) теплоотдача излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплообмен идет в обратном направлении — от поверхностей к человеку.
Отдача тепла испарением пота зависит от относительной влажности и скорости движения воздуха. В состоянии покоя при температуре окружающего воздуха 18° С доля QK составляет около 30% всего отводимого тепла, Qи — 45%, Qисп — 20% и QB — 5%.
При изменении температуры воздуха, скорости его движения и влажности, при наличии вблизи человека нагретых поверхностей, в условиях физической работы и т. д. эти соотношения существенно меняются.
Нормальное тепловое самочувствие (комфортные условия), соответствующее данному виду работы, обеспечивается при соблюдении теплового баланса:
Q =Qт +Qк +Qи +QИсп + Qв,
благодаря чему температура внутренних органов человека остается постоянной (около 36,6° С). Эта способность человеческого организма поддерживать постоянной температуру при изменении 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 значительно увеличивается. Однако при температурах окружающего воздуха и ограждений порядка 30—33° С 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. По этой причине в горячих цехах рабочим дают подсоленную воду.
При понижении температуры окружающего воздуха реакция человеческого организма иная: кровеносные сосуды кожи сужаются, приток крови к поверхности тела замедляется и отдача тепла конвекцией и излучением уменьшается.
Таким образом, для теплового самочувствия человека важно определенное сочетание температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха.
Влажность воздуха оказывает большое влияние на терморегуляцию организма. Повышенная влажность (φ > 85%) затрудняет терморегуляцию вследствие снижения испарения пота, а слишком низкая влажность (φ < 20%) вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей. Нормальные величины относительной влажности составляет 30—60%.
Движение воздуха в помещениях является важным фактором, влияющим на самочувствие человека. В жарком помещении движение воздуха способствует увеличению отдачи тепла организмом и улучшает его состояние, но оказывает неблагоприятное воздействие при низкой температуре воздуха в холодное время года.
Минимальная скорость движения воздуха, ощущаемая человеком, составляет 0,2 м/с. В зимнее время года скорость движения воздуха не должна превышать 0,3—0,5 м/с, а летом — 0,5—1 м/с.
В горячих цехах допускается увеличение скорости обдува рабочих (воздушное душирование) до 3,5 м/с.
Скорость воздуха оказывает также влияние на распределение вредных веществ в помещении. Воздушные потоки могут распространять их по всему объему помещения, переводить пыль из осевшего состояния во взвешенное. В ряде случаев относительно высокая скорость воздуха (более 0,3—0,5 м/с) может мешать технологическому процессу, например при сварке в среде защитных газов.
Барометрическое давление влияет на парциальное давление основных компонентов воздуха — кислорода и азота, а следовательно, и на процесс дыхания.
Жизнедеятельность человека может проходить в довольно широком диапазоне давлений порядка 550—950 мм рт. ст. Однако здесь необходимо учитывать, что для здоровья человека опасно быстрое изменение давления, а не сама величина этого давления. Например, быстрое снижение давления всего на несколько миллиметров ртутного столба по отношению к нормальной величине (РНорм = = 760 мм рт. ст.) вызывает болезненное ощущение.
При воздействии высокой температуры, интенсивного теплового излучения возможен перегрев организма, который характеризуется повышением температуры тела, обильным потовыделением, учащением пульса и дыхания, резкой слабостью, головокружением, а в тяжелых случаях — появлением судорог и возникновением теплового удара.
Особенно неблагоприятные условия наступают в том случае, когда наряду с высокой температурой в помещении наблюдается повышенная влажность, ускоряющая возникновение перегрева организма. Вследствие резких колебаний температуры в помещении, обдувания холодным воздухом (сквозняки) на производстве имеют место простудные заболевания.
В соответствии с санитарными нормами СН 245—71 устанавливаются оптимальные и допустимые метеорологические условия для рабочей зоны помещения (пространство высотой 2 м над уровнем пола или площадки, где находятся рабочие места).
Нормы учитывают:
1) время года — холодный и переходный периоды с температурой наружного воздуха ниже +10° С; теплый период с температурой +10° С и выше;
а) легкие работы (затраты энергии до 150 ккал/ч), к которым относятся, например, основные процессы точного приборостроения и машиностроения;
б) работы средней тяжести (затраты энергии от 150 до 250 ккал/ч), например, в механосборочных, механизированных литейных, прокатных, термических цехах и т. п.;
в) тяжелые работы (затраты более 250 ккал/ч), к которым относятся работы, связанные с систематическим физическим напряжением и переноской значительных (более 10 кг) тяжестей; это — кузнечные цехи с ручной ковкой, литейные с ручной набивкой и заливкой опок и т. п.;
3) характеристику помещения по теплоизбыткам — все производственные помещения делятся на помещения с незначительными избытками явного тепла, приходящимися на 1 м3 объема помещения, — 20 ккал/м3*ч и менее, и со значительными избытками — более 20 ккал/м3*ч.
К теплоизбыткам относится остаточное количество тепла, поступающего в помещение после осуществления всех технологических и строительных мероприятий по их уменьшению. Величина теплоизбытков (ккал/ч) определяется на основании баланса тепла в помещении по формуле
Qизб = ΣQ-ΣQух, (1)
где ΣQ — суммарное количество поступающего в помещение тепла (тепловыделения); ΣQух — суммарное количество уходящего из помещения тепла (за счет теплопотерь ограждениями, удаляемого местной вентиляцией, нагретым воздухом и т. п.).
В так называемых холодных цехах (механосборочные, точного машиностроения и др.) теплоизбытки составляют менее 20 ккал/м3*ч. Что же касается горячих цехов (прокатные, кузнечные, термические, литейные и т. п.), то в них теплоизбытки составляют 150— 200 ккал/м3*ч, а в ряде случаев до 300—500 ккал/м3*ч.
Основными источниками тепловыделений в машиностроении являются пламенные печи, электропечи, ванны с подогревом, кузнечные горны, нагретый металл, электрооборудование, различные нагретые поверхности, солнечная радиация. Расчет тепловыделений производят по справочникам.
С учетом перечисленных выше факторов определяют нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха. Например, для легкой работы, выполняемой в помещениях с незначительными теплоизбытками в холодный период года, допустимые параметры следующие: температура 17—22° С, относительная влажность — не более 75 %, скороеть движения воздуха — не более 0,3 м/с.
Полезная информация: