Лекция 5. Метеорологические условия производственных помещений

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

Жизнедеятельность организма человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Величина тепловыделения организмом человека зависит от степени физического напряжения в определенных климатических условиях и составляет от 85 (в состоянии покоя) до 500 Дж/с (тяжелая работа). Терморегуляция, т.е. свойство человеческого организма поддерживать свою температуру постоянной, возможна лишь тогда, когда количество подводимой к человеку теплоты q_подв. соответствует количеству отводимой от него теплоты q_отв., т.е. q_подв.=q_отв.. В этом случае температура внутренних органов остается постоянно на уровне 36,5^оС.

Величина теплоподвода q_подв определяется внутренним выделением теплоты за счет окисления пищи q_внутр., а также внешними тепловыми потоками q_внешн. от технологического оборудования - источника тепловыделения (если таковые имеются): q_подв. = q_внут. + q_внешн.. Теплоотвод осуществляется конвекцией в результате омывания тела воздухом q_к, лучеиспусканием q_л, испарением пота q_п, прямой теплопередачей от человека рабочему месту, орудиям труда и (или) объектам труда q_т, а также нагревом вдыхаемого воздуха q_в:

q_отв. = q_к + q_л + q_п + q_т + q_в.

Величина конвективного теплового потока q_к от тела работающего в окружающую его воздушную среду зависит от температуры и скорости движения воздуха в рабочей зоне. Если температура воздуха равна температуре тела, то этот поток отсутствует, а если превышает, то вместо конвективного теплоотвода существует теплопривод.

Конвективный теплообмен определяется законом Ньютона:

q_к = a_к F_э (t_пов. - t_о.с. ),

где t_пов. - температура поверхности тела человека (зимой 27,5^оС, летом ~31^оС); t_о.с. - температура воздуха (окружающей среды), омывающего тело человека; F_э - эффективная поверхность тела человека (для расчетов принимается равной 1,8 м); a_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией (обычно принимают равным 4,06 Вт/(м² град).

На конвективный теплообмен заметное влияние оказывает и относительная влажность воздуха (j), так как коэффициент теплопроводности воздуха является функцией барометрического давления (В) и влагосодержания воздуха (j), т.е. a_к=f(B, j).

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что величина и направление конвективного теплообмена человека с окружающей средой определяется температурой окружающей среды (t_о.с.), барометрическим давлением (В), подвижностью (W) и влагосодержанием воздуха (j) в производственном помещении, т.е. q_к = f (t_о.с. ; B; W; j).

Таким образом, условия терморегуляции организма человека определяются рядом параметров, характеризующих микроклимат этих помещений.

Микроклимат производственных помещений - климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей.

Нарушение микроклимата в производственных помещениях в теплый период года может привести к тепловым ударам. В холодный период года возможно переохлаждение организма, в том числе обморожение.

Нормирование микроклимата производится согласно ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны". В нем устанавливаются значения параметров микроклимата: температуры, относительной влажности и скорости воздуха в рабочей зоне (табл.3.1).

Параметры микроклимата задаются в зависимости от периода года, категории тяжести работ и вида рабочего места (постоянное или непостоянное).

Период года считается холодным или переходным при среднесуточной температуре наружного воздуха t_нар. < 10^оС. При t_нар. > 10^оС период года считается теплым.

Категорирование работ по тяжести производится с учетом общих энергозатрат человека. Различают следующие категории работ: легкие (Iа, Iб), средней тяжести (IIа, IIб) и тяжелые (III). К легким физическим работам категории Iа (с расходом энергии до 139 Вт) относятся работы, производимые сидя и сопровождающиеся незначительными физическим напряжением (например, сфера управления).

Категория Iб (энергозатраты от 140 до 174 Вт) - работы, проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (контролеры, мастера).

К категории средней тяжести IIа (энергозатраты от 175 до 232 Вт) относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением легких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения.

К категории средней тяжести IIб (энергозатраты от 232 до 290 Вт) - относятся работы, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением. Тяжелые физические работы (категории III) - это виды деятельности с расходом энергии более 290 Вт; к этой категории относятся работы, связанные с постоянным передвижением, перемещением и переноской значительных (выше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий.

В табл. 3.1 приведены оптимальные и допустимые параметры микроклимата в рабочей зоне производственных помещений.

Оптимальные значения соответствуют комфортным условиям, т.е. физиологическим потребностям человека, когда отсутствуют неприятные ощущения и напряженность системы терморегуляции.

Условия, при которых нормативное тепловое состояние человека нарушается, называется дискомфортными. При наличии незначительной напряженности системы терморегуляции, не вызывающей неблагоприятные явления в организме, устанавливаются допустимые метеорологические условия.

Рабочая зона - это пространство высотой 2 м над уровнем пола или площадки, где находятся постоянные и непостоянные рабочие места.

Постоянное рабочее место - место, на котором работающий находится большую часть рабочего времени (более 50% или более 2 часов непрерывно). Если при этом работа осуществляется в различных пунктах рабочей зоны, то постоянным рабочим местом считается вся рабочая зона.

Непостоянное рабочее место - место, на котором работающий находится меньшую часть (менее 50% или менее 2 часов непрерывно) своего рабочего времени.

При наличии теплового облучения температура воздуха на постоянных рабочих местах не должна превышать указанные в табл.3.1 верхние границы оптимальных значений для теплого периода года, на непостоянных рабочих местах - верхние границы допустимых значений для постоянных рабочих мест.

3.2.1. Мероприятия по оздоровлению воздушной среды и нормализации микроклимата

Для создания здоровых и безопасных условий на производстве, исключающих неблагоприятные микроклиматические условия и отрицательное воздействие вредных выделений на работающих в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88, рекомендуются мероприятия:

- применение технологических процессов и оборудования, исключающих образование паров, газов, пылей, влаги и теплоты или попадание их в рабочую зону; обеспечение герметичности машин и оборудования, технологических коммуникаций, а также систем вентиляции (особенно вытяжной);

- использование в качестве рабочих жидкостей и растворителей только веществ, допущенных к применению в данном технологическом процессе органами санитарного надзора и указанных в нормах технологического проектирования;

- автоматизация, механизация и роботизация производственных процессов, позволяющие вывести работающих из опасной зоны;

- устройство вентиляции и отопления;

- теплоизоляция и экранирование оборудования - источников тепловых излучений;

- применение средств индивидуальной защиты.