Методические указания к заданиям
Состояние воздушной среды обитания человека оказывает существенное влияние на его самочувствие, настроение, работоспособность и здоровье в зависимости от физического состояния воздуха и наличия в нем тех или иных механических или биологических примесей.
Физическое состояние воздушной среды, т.е. микроклимат, характеризуется величиной атмосферного давления, температурой, влажностью, скоростью движения воздуха, освещенностью и мощностью тепловых излучений. Гигиеническое значение этих показателей заключается, в основном, в их влиянии на тепловое равновесие организма. Организм отдает тепло в обычных условиях за счет теплоизлучения, теплопроведения и испарения с поверхности кожи. Высокая температура воздуха в сочетании с повышенной относительной влажностью затрудняет отдачу тепла способами проведения и испарения, вследствие чего организм может перегреться. При низкой температуре влажность воздуха, наоборот, способствует его охлаждению, так как увеличивается отдача тепла способом проведения (по сравнению с сухим воздухом вода имеет значительно большую теплопроводность и теплоемкость). Увеличение скорости движения воздуха, как правило, способствует теплоотдаче способами проведения и испарения за исключением случаев, когда воздух насыщен водяными парами и имеет температуру выше температуры поверхности тела.
Видимая часть солнечного спектра имеет большое биологическое значение. Дневной свет оказывает благоприятное влияние на психическое состояние человека. Под его воздействием усиливается обмен веществ в организме, осуществляется синтез некоторых витаминов, улучшаются процессы кроветворения, работа эндокринных желез и т.д. Режим освещенности играет существенную роль в регуляции биологических ритмов. В условиях интенсивной освещенности улучшается рост и развитие организма.
Интенсивность освещенности рабочего места имеет большое значение для профилактики нарушений зрения, особенно при работах, требующих зрительного напряжения. Нерациональное освещение способствует развитию близорукости. При плохом или неправильном освещении снижается умственная работоспособность, быстрее наступает утомление, ухудшается координация движений.
Следует отметить, что при небольших отклонениях физических факторов воздушной среды от зоны комфорта самочувствие здоровых людей может не измениться, тогда как у больных людей часто возникают так называемые метеотропные реакции. Особенно чувствительны к изменению метеорологических факторов внешней среды люди, страдающие сердечно-сосудистыми, нервно-психическими и простудными заболеваниями.
При экологической оценке влияния физических факторов воздушной среды на организм человека необходимо учитывать весь их комплекс: атмосферное давление, температуру воздуха, влажность и скорость движения, освещенность. Для создания комфортного самочувствия людей рекомендуется соблюдать следующие параметры этих факторов в помещениях (микроклимат):
1. средняя температура воздуха должна составлять 18-20о С (для детей 20-22°С). Перепады температуры воздуха в горизонтальном направлении (от наружной стены до внутренней не должны превышать 2°С, в вертикальном – 2,5оС на каждый метр высоты. В течение суток колебания температуры воздуха в помещении при центральном отоплении не должны превышать 3°С;
2. величина относительной влажности воздуха при указанных температурах может колебаться в пределах 40-60 % (зимой – 30-50%);
3. скорость движения воздуха в помещениях должна быть 0,2 - 0,4 м/с, на выходе из приточных отверстий вентиляционных каналов – не более 1 м/с, а в ванных, душевых кабинетах – 0,7 м/с.
4. обычные колебания атмосферного давления находятся в пределах (760 ± 20) мм рт. ст. или (1013 ± 26,5) гПа (1 гПа = 0,7501 мм рт. ст.).
5. освещенность в помещениях должна составлять 200-500 лк при освещении люминесцентными лампами и 100-300 лк при освещении лампами накаливания.
Определение атмосферного давления.Атмосферное давление измеряют ртутными барометрами или барометрами-анероидами. Для его непрерывной регистрации используют барографы (барометры-анероиды с записывающим устройством и лентопротяжным механизмом). Величина давления выражается в миллиметрах ртутного столба (или в гектопаскалях). Обычные колебания атмосферного давления находятся в пределах (760 ± 20) мм рт. ст. или (1013 ± 26,5) гПа (1 гПа = 0,7501 мм рт. ст.).
При определении атмосферного давления барометром-анероидом перед отсчетом показаний прибора следует постучать пальцем по его стеклу для преодоления инерции стрелки.
Определение температуры воздуха.Температуру воздуха в помещениях обычно измеряют ртутными или спиртовыми термометрами. Термометр оставляют в месте измерения на 5 мин, чтобы жидкость в нем приобрела температуру окружающего воздуха, после чего регистрируют температуру. Для этой цели можно использовать аспирационный психрометр, сухой термометр которого более точно регистрирует температуру воздуха, так как его резервуар защищен от воздействия лучистого тепла.
С целью длительной регистрации температуры воздуха (в течение суток, недели) применяют термографы, состоящие из воспринимающего элемента (изогнутой полой металлической или биметаллической пластины, наполненной толуолом), связанного с записывающим устройством, и лентопротяжного механизма.
Для определения средней температуры воздуха в помещении делают три замера по горизонтали на высоте 1,5 м от пола (в середине комнаты, в 10 см от наружной стены и у внутренней стены) и вычисляют среднее значение. По этим же данным судят о равномерности температуры в горизонтальном направлении. Для определения перепадов температуры по вертикали измерение делают у пола на высоте 10 см и на высоте 1,5 м.
Определение влажности воздуха.Для характеристики влажности воздуха используют следующие величины: абсолютная, максимальная и относительная влажность, дефицит насыщения и точка росы.
Абсолютной влажностью называется количество водяных паров в граммах, содержащееся в данное время в 1 м3 воздуха; максимальной влажностью – количество водяных паров в граммах, которое содержится в 1 м3 воздуха в момент насыщения; относительной влажностью – отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах.
Дефицитом насыщения называется разность между максимальной и абсолютной влажностью.
Точка росы – температура, при которой величина абсолютной влажности равна максимальной.
При экологической оценке микроклимата наибольшее значение имеет величина относительной влажности.
Для определения влажности воздуха используют психрометры и гигрометры. Аспирационный психрометр (рис. 2.1) состоит из двух термометров. Их воспринимающие части заключены в металлические трубки, через которые просасывают воздух с помощью вентилятора. Такое устройство обеспечивает защиту термометров от лучистой энергии и постоянную скорость движения воздуха, что делает возможным проведение исследования при постоянных условиях.
Конец одного из термометров обернут тонкой материей, и перед каждым наблюдением его смачивают дистиллированной водой при помощи специальной пипетки. Вентилятор включают и отсчитывают показания через 4 мин от начала его работы после установления постоянной скорости просасывания воздуха.
Рис.2.1. Аспирационный психрометр
Абсолютную влажность рассчитывают по формуле
где К – абсолютная влажность, г/м3; FB – максимальное давление водяных паров при температуре влажного термометра, мм рт. ст. (определяется по табл. 1); 0,5 – постоянная; t – температура сухого термометра; t1 – температура влажного термометра; В – барометрическое давление в момент исследования, мм рт. ст.; 755 – среднее барометрическое давление, мм рт. ст.
Абсолютную влажность переводят в относительную по формуле:
где R – относительная влажность, %; Fc – максимальное давление водяных паров при температуре сухого термометра, мм рт. ст.
Вычисление влажности воздуха (абсолютной и относительной) по показаниям психрометра производится по психрометрическим таблицам (прил.1). Определение относительной влажности по показаниям психрометра можно производить также по психрометрическому графику (прил.1, pис. 1).
Определение относительной влажности по психрометрическому графику производится в следующем порядке: по вертикальным линиям отмечают показания сухого термометра, а по наклонным – показания смоченного термометра; на пересечении этих линий получают значения относительной влажности, выраженные в процентах. Линии, соответствующие десяткам процентов, обозначены на графике цифрами: 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 и 90.
Пример. Температура сухого термометра 21,7°С, температура смоченного термометра 14,3°С. На графике находим точку пересечения вертикальной и наклонной линий, соответствующих данным температурам: она находится выше 42, но ниже 44. Следовательно, относительная влажность будет приблизительно 43%.
Гигрометры регистрируют непосредственно относительную влажность воздуха. Они состоят из воспринимающего элемента (пучка обезжиренных волос), механически связанного с регистрирующей частью (стрелкой). Постоянно регистрирует относительную влажность воздуха гигрограф, представляющий собой комбинацию гигрометра с записывающим устройством и лентопротяжным механизмом
Таблица 1
Максимальное давление водяных паров при разных температурах, мм рт. ст.
| Целый градус | Десятая доля градуса | ||||||||||
| -5 | 3,16 | 3,13 | 3,11 | 3,09 | 3,06 | 3,04 | 3,02 | 2,99 | 2,97 | 2,95 | |
| -4 | 3,40 | 3,38 | 3,35 | 3,33 | 3,30 | 3,28 | 3,25 | 3,23 | 3,21 | 3,18 | |
| -3 | 3,67 | 3,64 | 3,62 | 3,59 | 3,56 | 3,53 | 3,51 | 3,48 | 3,46 | 3,43 | |
| -2 | 3,95 | 3,92 | 3,89 | 3,86 | 3,84 | 3,81 | 3,78 | 3,75 | 3,72 | 3,70 | |
| -1 | 4,26 | 4,22 | 4,19 | 4,16 | 4,13 | 4,10 | 4,07 | 4,04 | 4,01 | 3,98 | |
| 4,58 | 4,61 | 4,65 | 4,68 | 4,72 | 4,75 | 4,78 | 4,82 | 4,86 | 4,89 | ||
| 4,93 | 4,96 | 5,00 | 5,03 | 5,07 | 5,11 | 5,14 | 5,18 | 5,22 | 5,26 | ||
| 5,29 | 5,23 | 5,37 | 5,41 | 5,45 | 5,49 | 5,52 | 5,56 | 5,60 | 5,64 | ||
| 5,68 | 5,72 | 5,77 | 5,81 | 5,85 | 5,89 | 5,93 | 5,97 | 6,02 | 6,06 | ||
| 6,10 | 6,14 | 6,19 | 6,23 | 6,27 | 6,32 | 6,36 | 6,41 | 6,45 | 6,50 | ||
| 6,54 | 6,59 | 6,64 | 6,68 | 6,73 | 6,78 | 6,82 | 6,87 | 6,92 | 6,96 | ||
| 7,01 | 7,06 | 7Д1 | 7,16 | 7,21 | 7,26 | 7,31 | 7,36 | 7,41 | 7,46 | ||
| 7,51 | 7,56 | 7,63 | 7,67 | 7,72 | 7,78 | 7,83 | 7,88 | 7,94 | 7,99 | ||
| 8,04 | 8,10 | 8,16 | 8,21 | 8,47 | 8,32 | 8,38 | 8,44 | 8,49 | 8,55 | ||
| 8,61 | 8,67 | 8,73 | 8,79 | 8,84 | 8,90 | 8,96 | 9,02 | 9,09 | 9,15 | ||
| 9,21 | 9,29 | 9,33 | 9,40 | 9,46 | 9,52 | 9,58 | 9,65 | 9,71 | 9,78 | ||
| 9,84 | 9,91 | 9,98 | 10,04 | 10,11 | 10,18 | 10,24 | 10,31 | 10,38 | 10,45 | ||
| 10,52 | 10,59 | 10,66 | 10,73 | 10,80 | 10,87 | 10,94 | 11,01 | 11,08 | 11,16 | ||
| 11,23 | 11,30 | 11,38 | 11,45 | 11,53 | 11,60 | 11,68 | 11,76 | 11,83 | 11,91 | ||
| 11,99 | 12,06 | 12,14 | 12,22 | 12,30 | 12,38 | 12,46 | 12,54 | 12,62 | 12,71 | ||
| 12,79 | 12,87 | 12,95 | 13,04 | 13,12 | 13,20 | 13,29 | 13,38 | 13,46 | 13,55 | ||
| 13,63 | 13,72 | 13,81 | 13,90 | 13,99 | 14,08 | 14,17 | 14,26 | 14,35 | 14,14 | ||
Продолжение таблицы 1
| 14,53 | 14,62 | 14,72 | 14,81 | 14,90 | 15,00 | 15,09 | 15,19 | 15,28 | 15,38 | |
| 15,48 | 15,58 | 15,67 | 15,77 | 15,87 | 15,97 | 16,07 | 16,17 | 16,27 | 16,37 | |
| 16,48 | 16,58 | 16,67 | 16,79 | 16,89 | 17,00 | 17,10 | 17,21 | 17,32 | 17,43 | |
| 17,54 | 17,64 | 17,75 | 17,86 | 17,97 | 18,08 | 18,20 | 18,31 | 18,42 | 18,54 | |
| 18,65 | 18,76 | 18,88 | 19,00 | 19,11 | 19,23 | 19,35 | 19,47 | 19,59 | 19,71 | |
| 19,83 | 19,95 | 20,07 | 20,19 | 20,32 | 20,44 | 20,56 | 20,69 | 20,82 | 20,94 | |
| 21,07 | 21,20 | 21,32 | 21,45 | 21,58 | 21,71 | 21,84 | 21,98 | 22,10 | 22,24 | |
| 22,38 | 22,51 | 22,65 | 22,78 | 22,92 | 23,06 | 23,20 | 23,34 | 23,48 | 23,62 | |
| 23,76 | 23,90 | 24,04 | 24,18 | 24,33 | 24,47 | 24,62 | 24,76 | 24,91 | 25,06 | |
| 25,21 | 25,36 | 25,51 | 25,66 | 25,81 | 25,96 | 26,12 | 26,27 | 26,43 | 26,58 | |
| 26,74 | 26,90 | 27,06 | 27,21 | 27,37 | 27,54 | 27,70 | 27,86 | 28,02 | 28,18 | |
| 28,35 | 28,51 | 28,68 | 28,85 | 29,02 | 29,18 | 29,35 | 29,52 | 29,70 | 29,87 | |
| 30,04 | 30,22 | 30,39 | 30,57 | 30,74 | 30,92 | 31,10 | 31,28 | 31,46 | 31,64 | |
| 31,82 | 32,01 | 32,19 | 32,38 | 32,56 | 32,75 | 32,93 | 33,12 | 33,31 | 33,50 | |
| 33,70 | 33,89 | 34,08 | 34,28 | 34,47 | 34,67 | 34,86 | 35,06 | 35,26 | 35,46 | |
| 35,66 | 35,86 | 36,07 | 36,27 | 36,48 | 36,68 | 36,89 | 37,10 | 37,31 | 37,52 | |
| 37,73 | 37,94 | 38,16 | 38,37 | 38,58 | 38,80 | 39,02 | 39,24 | 39,46 | 39,68 | |
| 39,90 | 40,12 | 40,34 | 40,57 | 40,80 | 41,02 | 41,25 | 41,48 | 41,71 | 41,94 |
Определение скорости движения воздуха.Для определения малых скоростей движения воздуха в помещениях (до 1-2 м/с) применяют кататермометры, а для больших скоростей (до 50 м/с) – анемометры.
Для определения больших скоростей движения воздуха используют два вида анемометров: чашечный и крыльчатый (рис. 2.2). Первым измеряют скорости движения воздуха в пределах от 1 до 50 м/с, вторым – от 0,5 до 15 м/с.
Рис. 2.2. Анемометры: а – крыльчатый; 6 – чашечный
При работе с анемометром следует дать его лопастям вращаться 1 - 2 мин вхолостую, чтобы они приняли постоянную скорость вращения. При этом необходимо следить за тем, чтобы направление воздушных течений было перпендикулярным к плоскости вращения лопастей прибора. Затем включают счетчик при помощи рычага, находящегося сбоку циферблата. Большая стрелка циферблата показывает единицы и десятки условных делений.
Время наблюдений отмечают по секундомеру с одновременным включением и выключением анемометра и секундомера. По разнице в показаниях счетчика до и в конце наблюдения определяют число делений в 1 с, определяют скорость движения воздуха, пользуясь сертификатом, прилагаемым к чашечному анемометру, или графиком, прилагаемым к крыльчатому анемометру. Приведем пример в табл. 2.
Таблица 2
Показания стрелок
| Показатель | До наблюдения | Через 10 мин после начала наблюдения |
| Большая стрелка | ||
| Первая малая стрелка | 100x3 | |
| Вторая малая стрелка | 1000x1 | |
| Сумма |
Разница в показаниях составила 5100 - 1340 = 3760. Время наблюдения составило 10 мин, т.е. 600 с, поэтому количество делений в 1 с 3760:600 = 6,27. Скорость движения воздуха, определенная по сертификату, составила 6,27 х 1,02 = 6,4 м/с (величина 1,02 взята из сертификата).
Естественное освещение помещений зависит от светового климата, который состоит из общих климатических условий местности, степени прозрачности атмосферы, а также отражающих способностей окружающей среды.
При светотехническом методе оценки освещения определяют коэффициент естественной освещенности (КЕО) – это выраженное в процентах отношение величины естественной освещенности горизонтальной рабочей поверхности внутри помещения к определенной в тот же самый момент освещенности под открытым небосводом при рассеянном освещении. Освещенность определяется с помощью люксметра (люксметр Ю-116).
Освещенность помещений зависит от окраски потолка, пола, стен, мебели в самом помещении. Темные цвета поглощают большое количество световых лучей, поэтому окраска помещений и мебели в школах, детских дошкольных учреждениях и ЛПУ должна быть светлой. Белый цвет и светлые тона обеспечивают отражение световых лучей на 70 – 90 %, желтый цвет – на 50, цвет натурального дерева – на 40, голубой – на 25, светло-коричневый – на 15, синий и фиолетовый – на 10–11%. На состояние естественного освещения влияют качество и чистота стекол, затененность окон шторами, наличие высоких цветов на подоконниках.
Недостаточное естественное освещение должно быть восполнено искусственным, основным требованием к которому является достаточная интенсивность и равномерность. Кроме того, используемые источники искусственного освещения не должны оказывать слепящего действия, создавать резких теней. Они должны обеспечивать правильную цветопередачу, а создаваемый ими спектр – быть приближен к естественному солнечному спектру, свечение источников света – постоянным во времени. Помимо этого, источники искусственного освещения во время работы не должны изменять физико-химические свойства воздуха помещений. Также они должны быть взрыво- и пожаробезопасны.
Искусственное освещение осуществляют светильники общего и местного освещения. Светильник состоит из источника искусственного освещения (лампы) и осветительной арматуры. В качестве источников искусственного электрического освещения помещений в настоящее время применяют лампы накаливания и люминесцентные лампы.
При освещении люминесцентными лампами в учебных заведениях обычно используют светильники общего освещения на две лампы по 40 Вт (ЛС002-2х40, или ЛП028-2х40, ЛП0022-2х40, ЛП034-4х36, ЦСП-5-2х40). Применяют и другие светильники аналогичного типа с похожими светотехническими характеристиками и конструктивным исполнением. Классная доска оборудуется софитами и освещается двумя установленными параллельно ей зеркальными светильниками типа ЛПО-30-40-122(125), установленными на 0,3 м выше верхнего края доски и на 0,6 м перед доской в сторону класса.
Количество светильников и мощность ламп выбирают так, чтобы уровни освещенности на рабочих местах в помещении соответствовали установленным гигиеническим нормативам (табл. 3).
Определение освещенности на рабочем месте.Искусственное освещение оценивают по уровню освещенности горизонтальной поверхности на рабочем месте с помощью объективного люксметра
Воспринимающей частью прибора является фотоэлемент, преобразующий световую энергию в электрическую. Регистрирующей частью является чувствительный гальванометр, отградуированный непосредственно в люксах. Полученные результаты сравнивают с установленными нормами (см. табл. 3).
Таблица 3
Нормы искусственной освещенности школьных помещений, лк
(СанПиН 2.4.2.1178-02)
| Помещение | Лампы | |
| люминесцентные люминесцентные | накаливания | |
| Классные комнаты: на рабочих столах классной доске | ||
| Кабинет черчения и рисования | ||
| Дисплейные классы | 300-500 | 150-300 |
| Кабинет технических средств обучения | 300-500 | 150-300 |
| Спортивный и актовый залы | ||
| Рекреации |
Если освещенность определяют днем, то вначале следует измерить освещенность, создаваемую смешанным освещением (естественным и искусственным), а затем при выключенном искусственном освещении. Разность между полученными данными составит величину освещенности, создаваемую искусственным освещением.