Влияние микроклимата на организм человека
Хабаровск 2013
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тихоокеанский государственный университет»
ИССЛЕДОВАНИЕ
ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА
В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
Методические указания к лабораторной работе
для студентов всех специальностей
Хабаровск
Издательство ТОГУ
УДК 628.92(07)
Исследование параметров микроклимата в производственных помещениях. : методические указания к лабораторной работе для студентов всех специальностей / сост. Т. В. Тупицына. – Хабаровск :: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2013. – 20 с.
Методические указания составлены на кафедре "Экология, ресурсопользование и безопасность жизнедеятельности". Содержат теоретические сведения по микроклимату, методику измерения и оценки его параметров, мероприятия по обеспечению нормативных значений.
Печатается в соответствии с решениями кафедры "Экология, ресурсопользование и безопасность жизнедеятельности" и методического совета ФПЭ.
© Тихоокеанский государственный
университет, 2013
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Изучение теоретических сведений по микроклимату, методики измерения основных параметров.
2. Определение фактических параметров микроклимата и их оценка в соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96.
3. Составление рекомендаций по обеспечению нормативных параметров микроклимата.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Микроклимат производственных помещений – это метеорологические условия внутренней среды этих помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения.
Показателями, характеризующими микроклимат, являются:
1) температура воздуха;
2) относительная влажность воздуха;
3) скорость движения воздуха;
4) интенсивность теплового излучения.
5) температура поверхностей.
Температура воздуха T, °C (K), - физическая величина, прямо пропорциональная средней кинетической энергии теплового движения частиц.
Влажность воздуха – содержание в воздухе водяного пара. Влажность воздуха может быть абсолютной, максимальной и относительной.
Абсолютная влажность A, г/м3, - масса водяного пара, находящегося в единице объёма воздуха.
Максимальная влажность F, г/м3, - максимально возможная (насыщающая) масса водяного пара, находящаяся в единице объёма воздуха при данной температуре (температуре сухого термометра).
Относительная влажность j, %, - отношение абсолютной влажности воздуха к максимальной.
Скорость движения воздуха V, м/с – вектор усреднённой скорости перемещения воздушных потоков под действием различных побуждающих сил.
Тепловое излучение (то же самое температурное, инфракрасное излучение, тепловая радиация) – электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счёт его внутренней энергии. Основной характеристикой является интенсивность теплового излучения.
Интенсивность теплового излучения I, Вт/м2, – полный поток энергии излучения, проходящий за единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной направлению излучения.
Температура поверхностей – температура поверхностей ограждающих конструкций (стены, потолок, пол), устройств (экраны и т.п.), а также технологического оборудования или ограждающих его элементов.
К параметрам метеоусловий также следует отнести атмосферное (барометрическое) давление, которое представляет собой давление в газовой оболочке, окружающей землю. Атмосферное давление 1 атм = 1,0332 кг/см2 = 101,325 кПа = 760 мм. рт. ст. = 10332 мм. вод. ст.
Оценка микроклимата проводится на основе измерений его параметров (температура, влажность воздуха, скорость его движения, тепловое излучение) и сопоставления с нормативными значениями.
В определенных помещениях микроклимат может быть нагревающим или охлаждающим.
Нагревающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата (температура, относительная влажность воздуха, скорость его движения, тепловое излучение), при котором имеет место 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 теплоощущений (слегка тепло, тепло, жарко).
Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место изменение теплообмена организма, приводящее к образованию обшего или локального дефицита тепла в организме (> 0,87 кДж/кг) в результате снижения температуры тела.
Для оценки нагревающего или понижающего микроклимата в помещении (вне зависимости от периода года) используется интегральный показатель – тепловая нагрузка среды ( ТНС-индекс ).
ТНС-индекс – эмпирический интегральный показатель (выраженный в °C), отражающий сочетанное влияние температуры воздуха,скорости его движения, влажности и теплового облучения на теплообмен человека с окружающей средой.
В данной лабораторной работе оценка параметров микроклимата будет выполняться по отдельным его составляющим: температуре, относительной влажности, скорости движения воздуха.
ВЛИЯНИЕ МИКРОКЛИМАТА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Микроклимат влияет на терморегуляцию организма человека, которая является необходимым условием его жизнеспособности и нормальной жизнедеятельности.
Терморегуляцией называется совокупность процессов, связанных с образованием тепла в организме человека и отдачей его в окружающую среду, в результате которых температура тела человека поддерживается на постоянном уровне (36,5–37°C) независимо от внешних условий.
Микроклимат влияет, главным образом, на теплообмен между организмом человека и окружающей средой.
Теплообмен осуществляется в основном тремя способами:
1. конвекцией за счёт разности температур тела человека и окружающего воздуха, а также за счет движения воздуха;
2. излучением за счёт разности температур тела человека и окружающих предметов;
3. испарением за счёт разности влажностей поверхности тела человека и окружающего воздуха.
Процесс конвекции представляет собой перенос тепла в результате перемещения и перемешивания частиц воздуха. Процесс теплового излучения состоит в переносе тепла от одного тела к другому интенсивными инфракрасными лучами.
При нормальных условиях (T = 20°C, j = 50%, P = 760 мм.рт.ст. (101,3 кПа), V = 0,1 м/с) человек в состоянии покоя отдаёт в окружающую среду в среднем 420 кДж/ч (100 ккал/ч):
конвекцией – 30%;
излучением – 45%;
испарением – 25%.
Для обеспечения нормального теплообмена между организмом человека и окружающей средой установлены нормативные параметры микроклимата. При отклонении фактических параметров от нормативных происходит нарушение теплообмена, терморегуляции и связанных с ними многих функций организма, что приводит к возникновению ряда заболеваний.
При повышении температуры окружающего воздуха и облучении рефлекторно расширяются кровеносные сосуды поверхности тела, ускоряется ток крови по периферии и значительно увеличивается теплоотдача путём конвекции и излучения (физическая терморегуляция). Однако при температуре воздуха и окружающих предметов выше 33°C, равной температуре на поверхности тела, прекращается теплоотдача методом конвекции и излучения и происходит только за счёт испарения пота.
При лёгких формах перегревания появляются слабость, головная боль и головокружение, шум в ушах, сухость во рту и жажда, иногда тошнота, рвота.
При дальнейшем перегревании резко увеличивается потоотделение, при определённых условиях достигающее 10–12 литров в смену. При потере большого количества жидкости человек теряет большое количество солей и витаминов C и B1, происходит сгущение крови, повышается её вязкость, что усложняет работу систем кровообращения и дыхания.
Усиленное потоотделение приводит к значительной потере хлоридов, что понижает способность крови удерживать воду, вследствие чего выпиваемая вода быстро выводится из организма.
При повышении относительной влажности воздуха в условиях высокой температуры значительно затрудняется отдача тепла испарением пота. Учёные считают, что высшей границей возможной эффективности терморегуляции у человека в покое является температура воздуха 30–31 °C при относительной влажности 85 % или температура воздуха 40 °C при относительной влажности 30 %.
Накопление тепла в организме приводит к нарушению и расстройству нервной системы, секреторной деятельности желудка, печени, нарушению обменных процессов. Может привести к патологической гипертермии (перегреву), судорожной болезни, тепловому удару.
Судорожная болезнь сопровождается незначительным повышением температуры тела и возникновением судорог, главным образом, конечностей.
Тепловой удар характеризуется потерей сознания, падением кровяного давления, нарушением дыхания, иногда рвотой и судорогами вследствие быстрого подъёма температуры тела.
При воздействии на организм человека воздуха с температурой ниже допустимых значений, наоборот, кожные сосуды сокращаются, скорость кровотока через них снижается, что значительно уменьшает отдачу тепла организмом путем конвекции и излучения (физическая терморегуляция). Одновременно увеличивается теплопродукция (химическая терморегуляция). Значительно повышается обмен веществ, приводящий к образованию тепла в организме, усиливается деятельность желёз внутренней секреции: гипофиза, надпочечников, щитовидной железы. При этом у человека повышение теплопродукции при охлаждении тела связано, главным образом, с деятельностью мышц, сокращение которых способствует усилению выделения тепла.
Однако, если воздействие холода сильно выражено или длительно продолжается начинает падать температура тела, дыхание замедляется до 6–4 в минуту, ритм сердечных сокращений резко замедляется, кровяное давление постепенно снижается, нарушается белковый, углеводный и другие виды обмена. Гипотермия (охлаждение) чаще всего развивается в тех случаях, когда воздействие низкой температуры сочетается с повышенной влажностью и усиленным движением воздуха. В этих случаях значительно увеличивается теплоотдача, которая не может компенсироваться соответствующим усилением теплопродукции.
Таким образом, повышение температуры, относительной влажности воздуха, уменьшение скорости его движения приводят к уменьшению теплообмена, перегреву организма, расстройству нервной системы, нарушению секреторной деятельности печени, желудка, нарушению обменных процессов, возникновению судорожной болезни, тепловому удару.
Понижение температуры, повышение относительной влажности, скорости движения воздуха приводят к увеличению теплообмена, переохлаждению организма, также к расстройству нервной системы, нарушению деятельности печени, желудка, обменных процессов, возникновению простудных заболеваний.
Также нарушение терморегуляции вызывает ухудшение самочувствия, снижение работоспособности и, следовательно, производительности труда, возможно возникновение несчастных случаев.
Поскольку метеоусловия значительно влияют на организм человека, параметры микроклимата нормируются.