Основы физиологии труда и комфортные условия жизнедеятельности

Любая человеческая деятельность наиболее успешна в комфортных условиях. Под комфортом вообще понимается совокупность удобств, благоустроенности и уюта, относящихся обычно к быту человека. Применительно к трудовой деятельности чаще используют понятие функционального комфорта, т.е. такого соответствия свойств и состояний человека содержанию и условиям деятельности, при кото­ром обеспечивается требуемое качество или производительность труда и минимизируются психофизиологические затраты. Научные ос­новы обеспечения комфортных условий и содержания деятельности разрабатываются физиологией и гигиеной труда.

1.1.1. Основы физиологии и гигиены труда. Физиология труда изучает особенности функционирования в процессе профессионального труда, что необходимо для оценки и нормирования рабочей нагруз­ки, рационализации режимов труда и отдыха (РТО) и т.д. Гигиена труда изучает влияние производственной среды на трудовые процес­сы в целях оздоровления труда и профилактики профзаболеваний.

С точки зрения физиологии труда, в основе любого вида деятель­ности лежит формирование функциональной системы, т.е. системы различно локализованных структур и процессов, организуемых цен­тральной нервной системой для получения результата, обеспечива­ющего достижение поставленной цели деятельности. Функциональные системы, складываясь в процессе обучения, тренировки и профес­сионального труда, являются физиологической основой трудовых навыков.

Оценка и нормирование рабочей нагрузки и условий труда (УТ) проводятся применительно к различным формам трудовой деятельнос­ти. Самые общие формы - физический и умственный труд в своей основе имеют четкое преобладание физического или умственного компонента работы. Более детальная классификация включает сле­дующие 5 форм [5]: 1) формы труда, требующие значительной мы­шечной активности и высоких (17...25 МДж или 4000...6000 и выше ккал в сутки) энергозатрат (ЭЗ); 2) групповые и конвейерные фор­мы труда с однообразными операциями в заданных темпе и ритме (монотонный труд); 3) механизированный труд с Э3 12.5...17 МДж или 3000...4000 ккал в сутки; 4) автоматизированный труд; 5) формы труда со значительными ограничениями двигательной ак­тивности (гипокинезией) и ЭЗ 10…11,7 МДж или 2000...2400 ккал в сутки.

Уровень физической нагрузки определяет тяжесть труда, нервно-психической - его напряженность. Особые формы нагрузок создаются воздействием вредных и опасных факторов на РМ (вредность и опас­ность труда). В сумме тяжесть, напряженность, вредность и опас­ность труда определяют психофизиологическую цену деятельности, затраты организма. Нормирование рабочей нагрузки заключается в установлении нормативов для факторов, отделяющих тяжесть, на­пряженность, вредность и опасность труда. СН 4088-86 и ГОСТ 12.1.005-88 выделяют следующие категорий тяжести труда по ЭЗ:

I - легкие физические работы, выполняемые сидя и не требую­щие напряжения с ЭЭ до 139 Вт или 125 ккал/ч (категория Iа) и легкие физические работы с некоторым физическим напряжением при ЭЗ 140.. 174 Вт или 125...150 ккал/ч (категория Iб);

II - физические работы средней тяжести с ЭЗ 175...290 Вт (150...250 ккал/ч), которые подразделяются на IIа (175...232 Вт-работы связанные с ходьбой, перемещением изделийвесом до 1 кг или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения) и II6 (233...290 Вт - работы, выполняе­мые стоя, связанные с ходьбой, переноской тяжестей до 10 кг и сопровождаемые умеренным физическим напряжением);

III - тяжелые физические работы с ЭЗ более 290 Вт (свыше 250 ккал/ч) в процессе систематического физического напряжения - при постоянных передвижениях и переноске тяжестей более 10 кг.

Тяжесть труда также оценивается по объему выполняемой физи­ческой работы, весу перемещаемых грузов, физиологическим - пока­зателям. Так, уровень физического труда оценивают величиной удер­живаемого груза, динамической нагрузкой, максимальной разовой массой переносимых за смену грузов, величиной сменного грузообо­рота и т.д.

По особенностям работы опорно-двигательного аппарата выделяют статическую (удержание орудий и предметов труда) и динамическую (перемещение груза) работы. Различаются общая мышечная работа, выполняемая более чем 2/3 мышц; региональная - с участием 1/3...2/3 мышц и локальная - с участием менее 1/3 мышц.

Физиологическими методами оценки тяжести труда помимо прямо­го определения уровня обмена в специальных камерах (прямой кало­риметрии) являются измерение потребления О₂ в процессе труда, расчет энергетического обмена по полному пищевому балансу и т.д.

ЭЗ в процессе труда зависят не только от уровня рабочей фи­зической нагрузки, но и от особенностей рабочей позы, возраста работника, воздействия неблагоприятных температурных условий и т.д.

Напряженность труда оценивается по величине нервно-психической нагрузки (числу объектов наблюдения, темпу и частоте движе­ний и т.д.) и по реакциям организма на нагрузку (например, по частоте пульса и его вариативности). По мнению специалистов США, последний показатель является наиболее достоверной мерой нервно-психической нагрузки и умственных усилий,

Количественная оценка тяжести и напряженности труда применя­ется при установлении доплат при работе в условиях, не отвечаю­щих нормативным (типовое положение № 337/22-78 от З.10.86г.). Она проводится в соответствии с классификацией, утвержденной Минздравом 12.08.86г. за № 4137-86, в которой УТ делятся на три класса: 1-й - оптимальные (односменная работа в оптимальном мик­роклимате и при отсутствии опасных и вредных факторов); 2-й - допустимые (при допустимых значениях параметров микроклимата и концентрациях вредных факторов ниже ПДК и ПДУ); 3-й - вредные и опасные (при превышении ПДУ и ПДК вредных факторов и физических перегрузках). Оценка проводится в баллах. При тяжелых и вредных УТ (2...6 баллов) доплаты составляют 4...12 %, при особо тяжелых и вредных УТ (6,1..10 и более баллов) доплаты увеличиваются до 13...24 %.

В 1994г. Госкомсанэпиднадзором РФ введены "Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса" (руководство Р 2.2.013-94). В нем помимо оптимальных, допустимых и вредных УТ введен класс опасных (экстремальных) УТ, расширен и уточнен перечень негативных факторов, по которым проводится оценка, а в классе вредных УТ выделено 4 степени. Для первой из них характерны обратимые отклонения от нормативов, тем не менее приводящие к риску развития заболевания; при второй степени отклонения от нормативов приводят к на­чальным признакам профзаболеваний и повышают общую заболевае­мость, при третьей - вызывают легкие формы профзаболеваний, а при четвертой - тяжелые формы. Опасными или экстремальными считаются такие концентрации или уровни вредных факторов, которые создают угрозу жизни или высокий риск тяжелых форм заболеваний.

Оптимальные нормативы установлены только для параметров мик­роклимата, а для вредных факторов условно за оптимальные прини­маются значения, безопасные для населения (обычно в несколько раз меньшие, чем ПДК и ПДУ рабочей зоны).

Физиологией труда разработаны рекомендаций по оптимизации рабочих движений (замене статических усилий на менее тягостные динамические), выбору наименее утомляющих движений в оптимальном рабочем пространстве (для рук - в дугах 34...40 см от предплечей), оптимальных усилий (для двух рук при движениях к себе - не более 54 кг, для одной руки - не более 20 кг, при движении от себя соответственно 72 и 59 кг) и т.д. Направления движений должны совпадать с движениями объекта управления (включение скорости - от себя, а торможение - к себе).

В производственном обучении должны учитываться физиологичес­кие механизмы формирования двигательных навыков. Навыком назы­вается доведенное до автоматизма в результате упражнений умение совершать целенаправленные действия. Процесс выработки сложных двигательных навыков, как показано Н.А. Бернштейном, происходит быстрым, "постигающим скачком" (например, при обучении плаванью или езде на велосипеде).

1.1.2. Микроклимат помещений и его гигиеническое нормирование. Под микроклиматом помещений понимают создаваемые в них метеоро­логические условия, к которым относятся температура ( t , °С) и скорость движения воздуха ( V , м/с), его влагосодержание (φ, %), тепловое излучение и уровень барометрического давления (Р_б). При этом t и V влияют на конвекционный перенос тепла (Q_конв), φ и V определяют теплоотдачу испарений (Q_исп), от теплового излучения зависят теплоперенос радиацией (Q_рад). Уровень Р_б сущес­твенно влияет на конвекционной теплоперенос и перенос тепла про­ведением - кондукцией (Q_конд), что необходимо учитывать при обеспечении работ в условиях повышенного (кессоны) или понижен­ного (высокогорье) давления. Важное значение для теплообмена ор­ганизма имеет уровень его энергетического обмена (Q_мет), который резко возрастает при увеличения физического компонента деятель­ности, а также теплоизоляционная способность одежды и время воз­действия.

Общее воздействие микроклимата на тепловое состояние может быть выражено уравнением теплового баланса: Q_мет ± Q_конд ± Q_рад ± Q_конв – Q_исп = 0. При нулевом значении баланса обеспечи­вается постоянство t тела, при плюсовом - развивается перегре­вание организма, при отрицательном - его охлаждение. При пере­гревании основным путем теплоотдачи становится испарение, кото­рое в комфортных условиях равно 40 г/ч. При высокой t и интен­сивной физической работе испарение может достигать 12 л за сме­ну. Допустимые влагопотери испарением при 7...8-часовой смене составляют 250 г/ч, а 1...2-часовой - 800 г/ч.

Теплообмен организма в оптимальных или комфортных условиях только на 25% обеспечивается испарением, а резкое увеличение ис­парения свидетельствует о напряжении системы терморегуляции. При низких t повышается теплопродукция за счет непроизвольного сокращения мышц (дрожь), высокая t резко снижает физическую рабо­тоспособность и ускоряет развитие утомления (при t +40 °С утомление операторов ТС наступает в 2 раза быстрее, чем в ком­фортных условиях). Снижение t воздуха до + 10°С нарушает коор­динацию пальцев кисти, что отрицательно сказывается на качестве работы операторов ТС.

Экстремальные t при продолжительном воздействий вызывают простудные заболевания, увеличивают трудопотери, приводят к отморожениям, тепловому и солнечному ударам (в первом случае вслед­ствие перегрева всего организма, во втором - перегрева головного мозга). Указанные поражения, случившиеся на работе, расследуются и учитываются как несчастные случаи; видом происшествия, приведшим к ним, указывается воздействие экстремальных t.

Организм человека может адаптироваться (приспособлять свое строение и функции) к определенным климатическим условиям. Адап­тированность, как правило, закрепляется генетически. При времен­ном негенетическом приспособлении говорят об акклиматизации, которая занимает около 4...6 месяцев и заключается в определенной перестройке энергетического обмена и системы терморегуляции.

Нормирование параметров микроклимата проводят или по комплек­сным показателям, учитывающим одновременное воздействие двух и более факторов, или раздельно по каждому фактору. В нормативных документах РФ принято нормирование раздельно по каждому фактору (ГОСТ 12.1.005-88 и СН 4088-86) - по t , φ и V. Указанными до­кументами предусмотрено применение оптимальных и допустимых норм, т.е. соответственно значения показателей микроклимата, не вызывающих напряжения механизмов терморегуляций и вызывающих эти напряжения, но не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. В них учитываются сезонные изменения энергетического обмена (Q_мет) и характера одежды (приводятся нормы для теплого и холодного периодов года со среднесуточными t наружного воздуха соответственно выше и ниже +10˚С), а также категории тяжести работ (см. п.п. 1.1.1). Так, значения оптимальной tв холодный период при увеличении тяжести работы с Iа до III снижаются от 22 … 24 до 16 … 18˚С, а в теплый период – с 23 …25 до 18 … 20˚С. Допустимые t устанавливаются раздельно для постоянных и непостоянных РМ (на последних работающий находится менее 50% или 2 ч непрерывно). При этом диапазон допустимых t на постоянных РМ соответственно изменяется с 25…21 до 19…13˚С и с 28…22 до 26…15˚С (на непостоянных РМ эти значения на 2…3˚С меньше). Оптимальная φ во всех условиях должна быть 40…60%, а допустимая φ – в холодный период 75%, в теплый – 55…75%. Оптимальная V равна 0,1…0,4 м/с, а допустимая – 0,1…0,6 м/с.

Радиационная t учитывается введением специальных норм для помещений с избытками явного тепла. Нормами установлены и до­пустимые перепады t воздуха по горизонтали и вертикала.

Комплексные показатели микроклимата используют в РФ только в гигиенической классификации УТ по вредным и опасным факторам, которая применяется для установления доплат за указанные усло­вия. Кроме того, в Руководстве Р 2.2.013-94 микроклиматические условия оцениваются по WBGT -индексу, который рассчитывается по показателям сухого, влажного и радиационного (шарового) тер­мометров. На Западе большое распространение получили шкалы ком­фортных условий, например, стандарт по комфорту Американского общества инженеров-специалистов по нагреву, охлаждению и конди­ционированию воздуха (АSHRAE).Внем зона комфорта для зимних и летних условий определяется с учетом всех 4 микроклиматических факторов, теплоиэоляционной способности одежды и уровня энерге­тического обмена. Зоны комфорта устанавливаются при их приемле­мости для 94% людей.

Уровень Р_б влияет не только на тепловое состояние организма. Уменьшение давления, при подъеме на высоту, снижает парциальное давление кислорода Ро₂ (на высоте 2000...3000 м Ро₂ снижается со 120 до 70 мм рт.ст., что вызывает усиление деятельности сер­дечно-сосудистой и дыхательной систем). При падении Ро₂ до 60 мм рт.ст. (высота 4000 м) сердце и легкие уже не обеспечивают требуемого поступления О₂. Наступает кислородное голодание - гипоксия (при этом наблюдается падение работоспособности, головная боль и т.д.). Еще опаснее очень быстрое - в течение до­лей секунды - снижение давления при разгерметизации кабин или скафандров, как это было с советскими космонавтами в 1971г. Вэтом случае наступает практически мгновенное выделение раство­ренных в жидкостях организма газов, в крови образуются газовые пузырьки, перекрывающие мелкие сосуды (газовая эмболия). Такое же явление может развиваться и в случае декомпрессии при работах под повышенным давлением (например, в кессонах). Декомпрессионная (или кессонная) болезнь способна привести к гибели человека. Работы под повышенные давлением связаны с еще одной опасностью: 0₂ при высоких давлениях становится токсическим веществом, а азот - "веселящим" газом. Поэтому для профилактики отравлений и травм работы под высоким давлением требуют использоватья специ­альных дыхательных смесей.

1.1.3. Основы эргономики и инкженерной психологии. Главным компонентом трудовой деятельности все чаще становится умственный труд, соответственно возрастает значение психологических факто­ров человека. Оптимизацией труда на основе учета, прежде всего, психологических свойств человека (а также физиологических и антропометрических) занимается эргономика. Информационное взаимодействие человека и машины является объектом исследования инже­нерной психологии. Основные цели этих наук заключаются в даль­нейшей гуманизации трудовой деятельности, рациональной органи­зации конструкций РМ и всех его компонентов - органов управления (ОУ), средств отображения информации (СОИ) и рабочего кресла, создании научно обоснованных РТО, разработке и внедрению профессионального психофизиологического отбора и т.д.

Гуманизация современных видов труда требует повышения его со­держательности, предупреждения развития отрицательных психологических состояний в процессе деятельности, обеспечения всестороннего развития личности. Эффективное современное производство не­возможно без высокой специализации, постоянного углубляющегося разделения труда. Однако эти процессы ведут к однообразию рабо­чих операций и возрастающей монотонности трудовых процессов. Пе­реход к полной автоматизации снижает содержательность деятель­ности, вызывает отчуждение работников и является одной из причин психического пресыщения. Информационные перегрузки, характерные для сложных ТС, дефицит времени и высокая ответственность за принимаемые решения приводят к развитию состояния психоэмоцио­нальной напряженности и психологического стресса, снижающего работоспособность и приводящего в конечном счете к росту сердеч­но-сосудистых заболеваний.

Состояние монотонии проявляется в пониженной психической ак­тивности при частом повторении элементарных операций или при резком ограничении внешних раздражителей и низких уровнях рабо­чей нагрузки. При монотонии через 30...60 мин снижается качест­во работы, появляются жалобы на усталость и сонливость. Для борьбы с ней применяют чередование рабочих операций, изменение ритма работы, динамический микроклимат и т.д.

При психическом пресыщении идет активное преднамеренное от­рицание определенной деятельности, тенденция к перемене места работы с жалобами на отсутствие перспектив, плохое здоровье и т.д. Причиной пресыщения являются глубокие нарушения мотивации, ощущение своей ненужности на работе. Развитию такого состояния во многом способствовала полная автоматизация производственного процесса. Нашими психологами был выдвинут принцип активного опе­ратора, предусматривается повышение содержательности труда, соз­дание определенного уровня рабочей нагрузки и повышение мотива­ции.

Особое значение из психических состояний, связанных с трудо­вой деятельностью, имеет стресс (напряжение). Он был предложен для обозначения трехэтапной (тревога-адаптация-истощение) неспецифической реакции организма на повреждение, постепенно стрес­сом стали называть и нервно-психическое напряжение (психологический стресс). Повышенное напряжение вначале может даже улуч­шить некоторые функции (например, величину мышечных усилий), но сразу же ухудшает сложные интеллектуальные действия, вызывает чувство растерянности и невозможность сосредоточиться, мышечную скованность и непроизвольное напряжение мышц. Увеличиваются ошибки, появляются неадекватные реакции и может наступить срыв деятельности.

Даже менее выраженные формы стресса, что бывает гораздо чаще, приводят к глубоким нарушениям в здоровье и психологическом ста­тусе. Способствуют развитию стресса также индивидуальные качества (тревожность, эмоциональная неустойчивость), социально-психологические конфликты и т.д. Для профилактики стресса необходимо оптимизировать рабочую нагрузку, рационально организовать труд, обеспечить хороший социально-психологический климат на работе и т.д.

Ограничение двигательной активности снижает работоспособность, ухудшает качество деятельности, приводит к увеличению веса и т.д. Эффективным средством борьбы с гипокинезией являются производ-ственная гимнастика, занятия спортом и т.д.

1.1.4. Рациональная организация РМ оператора ТС. При органиэации РМ главным требованием является обеспечение соответствия СОИ и ОУ психофизиологическим возможностям человека-оператора ТС. В ГОСТах 12.2.032-78, 12.2.033-78 и 22269-76 приведены общие эргономические требования к организации РМ сидя и стоя и взаимному расположению их элементов. Схема рационального разме­щения ОУ по этим частям в горизонтальной плоскости представлена на рис. 1.

В вертикальной плоскости зона досягаемости представляет собой полуокружность с радиусом 550 мм и центром в плечевом суставе.

Оптимальной зоной наблюдения является сектор под углом ±15° от нормальной линии взгляда в вертикальной плоскости и горизон­тальной плоскости под углом ± 15° от сагиттальной плоскости (направление нос-затылок). Для часто используемых, но менее важ­ных СОИ рекомендован сектор под углом ±30°, а для редко исполь­зуемых СОИ - ±60° при высоте 1320…1410 мм. Взаимная компонов­ка СОИ и ОУ проводится с учетом упорядоченности рабочего поля, т.е. размещения элементов с учетом их важности, частоты

Риc.1. Зоны для выполнения ручных операций и ОУ:

1 - зона для размещения наиболее важных и часто используемых ОУ (оптимальная зона моторного поля);

2 - зона для часто используемых ОУ (зона легкой досягае­мости);

3 - зона для редко используемых ОУ (зона досягаемости)

и последовательности использования. Рекомендуемая высота рабо­чих поверхностей для работы в зависимости от требований к их точности лежит в диапазоне от 655 (при печатании на машинке) до 975 мм (при очень тонких работах).

Кресло оператора должно обеспечивать удобную дозу для работы и отдыха и надежную опору (не менее 5 опор) при выполнении пред­писанных действий. Поэтому оно должно иметь плавную регулировку высоты, перемещение сидения кресла по отношению к его основанию вперед-назад на 180...200 мм и поворот вокруг оси не менее, чем на 90° от исходного положения.

Объемно-пространственная организация функциональных помещений определяется требованиями СНиПов 2.09.02-85 (производственные здания), 2.09.04-87 (административные и бытовые здания), 2.08.02-85 (общественные здания) и 2.08.01-91 (жилые здания);

по цветосветовому климату - СН 181-70 (цветовая отделка интерье­ров зданий) и СНиП II-4-79 и его пособия (освещение). СН 245-71 установлена минимальная площадь на 1 работника 4,5 м², а минимальный объем - 15 м³. Для отдельных категорий работников пло­щадь и объем увеличены СНиПами: для конструкторов - 20 м², для РМ с ПЭВМ - 6 м² и т.д. При создании цветового климата в поме­щениях необходимо учитывать эмоционально-физиологичеокие воз­действия цвета, света и их роль в организации пространства. Об освещении см. ниже п.п. 1.2.3.

Немаловажное значение имеет рациональная организация РТО опе­раторов ТС. Под РТО понимается временная регламентация продолжи­тельности работы и внутри сменных и межсменных перерывов. В РФ продолжительность работы в неделю установлена 40 ч для взрос­лых работников; 36 ч - для рабочих 16…18 лет и 24 ч - для ра­ботников 15...16 лет; при вредных УТ - не более 36 ч в неделю. Начало и продолжительность перерывов устанавливают с учетом ди­намики работоспособности, под которой понимаются закономерности изменения качества деятельности, и функционального состояния ра­ботника в процессе непрерывной работы. Вначале в течение 0,25...1 ч идет врабатываемость, приспособление функций организма к тем требованиям, которые определяются содержанием и условиями рабо­ты. Затем в течение 2...4 ч следует фаза устойчивой работоспо­собности, в которой достигается наивысшая производительность труда при наименьших усилиях. По мере истощения резервов орга­низма развивается утомление, т.е. временное снижение работоспо­собности вследствие интенсивности, длительности в неблагоприят­ных УТ. При утомлении снижается производительность труда, увели­чивается производственный травматизм, ухудшается самочувствие, появляется ощущение усталости, для профилактики утомления необхо­дим рациональный уровень рабочей нагрузки (обычно около 30% от максимальных возможностей человека), правильно выбранные переры­вы, функциональная музыка, пребывание в кабинетах психофизиоло­гической разгрузки. После обеденного перерыва (его продолжитель­ность должна быть в пределах 0,5...2 ч) изменения работоспособ­ности носят тот же характер, но реализуются на более низком уров­не.

Работоспособность меняется и в зависимости от времени суток. Она максимальна в утренние часы и существенно снижается ночью в период от 2 до 4 ч. Поэтому ночная работа требует больших уси­лий чем днем, а сама ночная смена должна быть на 1 ч короче

дневной. Около 20% всех работников не способны адаптироваться к ночной работе, поэтому целесообразен их отбор по данному па­раметру.

При установлении перерывов должно учитываться, что для вос­становления функций при отдыхе требуется не менее 10 мин. При тяжелых УТ вводятся дополнительные перерывы. Так, при вибрации выше ПДУ на 1…12 дБ в течение смены должно быть не менее 2 перерывов общей продолжительностью 50 минут.

Профессиональный психологический отбор операторов ТС рассмот­рен ниже в разделе 4.

1.2. Обеспечение комфортных условий жизнедеятельности.[2]

В процессе жизнедеятельности человек находится в жилых, об­щественных, административно-бытовых и производственных помещени­ях. В них следует поддерживать требуемое качество воздуха, т.е. оптимальные (в крайнем случае допустимые) параметры микроклима­та, постоянство газового состава и отсутствие (в крайнем случае не выше ПДК) вредных примесей в воздухе. Для этого необходимо подавать в эти помещения определенное количество чистого наруж­ного воздуха.

1.2.1. Потребности в чистом наружном воздухе для помещений регламентируются СНиП 2. 04.05-91, в частности, обязательными при­ложениями 17 и 19. Минимальный расход наружного воздуха для по­мещений: 1) жилых - 3 м³/ч на 1 м² помещения при естественном их проветривании; 2) общественных и админстративно-бытовых - 60 или 20 м³/ч на 1 чел. при отсутствии естественного проветривания (последняя цифра установлена для зрительных залов, залов совеща­ний и других помещений, в которых люди находятся до 3 ч непре­рывно), и при естественном проветривании - расход установлен СНиП 2.08.02-89 и СНиП 2.09.04-87; 3) производственных - 30 или 20 м³/ч при объеме помещения (участка, зоны) на 1 чел. менее 20 или 20 м³ и более при естественном проветривании, а при отсутствии последнего - 60 или 60...120 м³/ч на 1 чел. соответственно без и с рециркуляцией при кратности К≥10 обменов/ч или с пос­ледней при К<10 обменов/ч. При этом расход наружного воздуха в этих помещениях определяют по расходу воздуха, удаляемого нару­жу системами вытяжной вентиляции и технологическим оборудовани­ем, с учетом нормируемого дисбаланса не менее 20...10% общего воздухообмена при наличия приточной системы с рециркуляцией при К<10 обменов/ч. Дисбаланс общего воздухообмена не устанавлива­ется в других случаях.

В производственных помещениях расход приточного воздуха (на­ружного или смеси наружного и рециркуляционного) определяют рас­четом по формулам приложения 17 СНиП 2.04.05-91. При этой прини­мают наибольший из расходов, требуемых для обеспечения: 1) санитарно-гигиенических норм; 2) норм взрывопожарной безопасности. В первом случае расход воздуха рассчитывают по избыткам явной и полной теплоты, массе каждого в отдельности из выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ, избыткам влаги (водяного пара) и нор­мируемой К воздухообмена или нормируемому удельному расходу нор­мами отдельно для теплого и холодного периодов года и переход­ных условий; во втором случае - по массе выделяющихся газо-, паро- и пылевоздушным смесям (каждой в отдельности). Детально с методикой расчета приточного воздуха студент может ознако­миться в практикуме [6].

1.2.2. Системы обеспечения параметров микроклимата и состава воздуха. К этим системам относятся отопление, вентиляция и кон­диционирование, которые являются важнейшей частью инженерного оборудования здания или сооружения.

Отопление - это система поддержания в закрытых помещениях нормируемой t воздуха не ниже установленной ГОСТ 12.1.005-88 и СНиП 2.04.05-91. Основной принцип ее действия - компенсация тепловых потерь помещения за счет теплоотдачи греющих элементов системы отопления с учетом поступлений тепла от технологическо­го оборудования, коммуникаций, нагретых материалов, искусствен­ного освещения и других источников.

Любая система отопления, как правило, состоит из трех элемен­тов: генератора тепла, трубопроводов и отопительных приборов. Отопительные системы могут быть местными и центральным. При местном отоплении энергия (газ, электричество и т.д.) доставля­ются в помещение и преобразуются там в тепло в различного рода нагревателях, печах, газовых конвекторах и т.п. При центральном отоплении тепло получают за пределами обслуживаемого здания, откуда оно через трубопроводную сеть поступает к отопительным приборам в помещениях. Они могут быть водяными, паровыми, воздушными и панельно-лучистыми. Роль теплоносителя могут выполнять вода (чаще всего), пар и воздух. Отопительными приборами являют­ся конвекторы (при воздушном отоплении), радиаторы и панели (при других видах отопления).

Выбор систем отопления (в том числе отопительных приборов, теплоносителя, предельной его t или теплоотдающие поверхности) осуществляется по приложению 11 СНиП 2.04.05-91 в зависимости от назначения помещения, а в производственных помещениях - и с уче­том категории их по взрывопожароопасности, наличия/отсутствия пыли, аэрозолей, влаговыделений или возгоняемых ядовитых веществ в них. Печное отопление допускается только в зданиях, указанных в приложении 15 данного СниПа. Однако отраслевые нормы и правила иногда уточняют применение тех или иных систем отопления. Например, СН 512-78 и правила [7] предусматривают в помещениях ВЦ (т.е. с электронно-вычислительной техникой или ЭВТ) центральное водяное отопление в сочетании с приточной вентиляцией или КВ при одно- и двухсменном режимах работы, а при трехсменном - только воздушное отопление,

В помещениях категорий А, Б и В СНиП 2.04.05-91 рекомендует применять отопительные приборы с гладкой поверхностью, допуска­ющей легкую очистку (например, радиаторы секционные или панель­ные одинарные, спаренные; приборы из гладких стальных труб). Ребристые трубы в таких помещениях накаливают осевшую пыль, ко­торая пригорает, и появляется неприятный запах.

Вентиляция - это организованный и регулируемый воздухообмен в помещениях, в процессе которого загрязненный или нагретый воздух удаляется и на его место подается свежий чистый воздух. Ее задачей является поддержание химического состава и физического состояния воздуха, удовлетворяющих гигиеническим требова­ниям. В зависимости от характера движущих сил вентиляцию делят на естественную, искусственную и смешанную. При естественной вентиляции воздух перемещается под влиянием температурного пе­репада или действия ветра. При искусственной (чаще называют механической) вентиляции воздух перемещается механическим побуди­телем (вентилятором или эжектором). При смешанной вентиляции используются как естественные силы, так и механические побуди­тели для перемещения воздуха.

По принципу действия различают вытяжную, приточную и приточно-вытяжную вентиляции. Последняя наиболее полно обеспечивает санитарно-гигиенический эффект. Вентиляция может быть местной (проветривание отдельных РМ или зон) и общеобменной (проветрива-ние всего помещения). Существует сочетание их, называемое комби­нированной вентиляцией. Здесь одновременно с общим воздухообме­ном локализуют и отдельные наиболее интенсивные источники выде­лений. По способу организации воздухообмена различают вентиляцию с уравновешенным (приток равен вытяжке), положительным (превыша­ет приток над вытяжкой) и отрицательным (превышает вытяжка над притоком) воздушным балансом. Характер такого баланса имеет важ­ное гигиеническое значение. Кроме того, вентиляция может быть рабочей и аварийной. Последняя предназначена для быстрого удаления вредных и опасных веществ, проникающих в помещение при производственных неполадках и авариях.

Для экономии тепла на нагрев наружного воздуха в системе приточно-вытяжной вентиляции предусматривают частичный (до 90%) возврат удаляемого воздуха, т.е. рециркуляцию.

Успешная работа вентсистем во многом зависит от правильного их выбора и строгого выполнения на стадиях проектирования, мон­тажа и эксплуатации технических и санитарно-гигиенических тре­бований, установленных СНиП 2.04.05-91, ГОСТ 12.4.021-75 и другими нормативно-техническими документами (НТД). Выбор вентсистем зависит от технологии, оборудования, его расположения и свойств выделяющихся веществ, а также от климатических условий района, где находится здание. Общие требования к вентсистемам (по СНиП 2.04.05-91): 1) подача свежего воздуха должна ид­ти в самый чистый участок помещения, а удаление - из самого грязного; 2) в производственных помещениях вначале следует вы­бирать: а) аэрацию, а затем механическую вентиляцию; б) местную вытяжную вентиляцию, а затем общеобменную; 3) средства вентиля­ции не должны создавать значительного шума и перепадов давления в помещениях, быть взрывобезопасными и защищенными от коррозии; 4) содержание пыли в подаваемом механической вентиляцией воздухе не должно превышать: а) ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов - при подаче его в помещения жилых и общественных зда­ний; б) 30% ПДК в воздухе РМ и зон - при подаче в помещения про­изводственных и административно-бытовых зданий; в) 30% ПДК в воздухе рабочей зоны с частицами пыли размером не более 10 мкм - при подаче его в кабины крановщиков, пульты управления, зоны дыхания работающих, а также при воздушном душировании; 5) мини­мально расход наружного воздухе на 1 чел. должен соответство­вать приложению 19 данного СНиПа (см. выше пп.1.2.1).

Аэрация - это организованный естественный воздухообмен, осу­ществляемый в заранее рассчитанных объемах и регулируемый в за­висимости от внешних и внутренних метеоусловий. Для управления аэрацией в местах притока воздуха (в окнах) предусматривают фра­муги, створки или форточки, а для вытяжки воздуха - вытяжные шахты с дефлекторами и регулируемыми клапанами на решетках или вентиляционные фонари в здании. При этом высота приточных прое­мов должна находиться летом на высоте 1...1,5 м от пола, а зи­мой - 4...6 м.

Расчет аэрации производят в два этапа: 1) определяют потреб­ное количество воздуха для помещения по формулам приложения 17 СНиП 2.04.05-91; 2) находят площади приточных и вытяжных от­верстий, исходя из полных напоров и количества воздуха, прохо­дящего через соответствующие отверстия.

Механическая вентиляция в производственных и других помеще­ниях чаще реализуется о помощью вентиляторов. Ее элементами являются вентилятор, магистральные, приточные и вытяжные возду­ховоды, воздухозаборное устройство и устройство выброса исполь­зованного воздуха, а также устройства по нагреванию и очистке воздуха.

По развиваемому давлению различают вентиляторы низкого (до 1 кПа), среднего (до 3 кПа) и высокого (до 12 кПа) давления. В вентсистемах применяются вентиляторы низкого и среднего давле­ния, а в установках пневмотранспорта, для дутья и других техно­логических нужд - вентиляторы высокого давления.

По своей конструкция вентиляторы подразделяют на центробежные и осевые. Их размер определяется номером вен­тилятора (от №1 до № 20), который представляет собой диаметр его колеса, выраженный в сотнях миллиметров (например, № 3 - 300 мм, № 20 - 2000 мм). Осевые вентиляторы развивают небольшое давление (до 0,35 кПа), так как с повышением последнего резко увеличивается шум вентилятора. Их применяют при отсутствии воз­духоводов (например, в окне, стене) или когда их длина незначи­тельна.

Тип и размеры вентилятора выбирают в зависимости от необхо­димой подачи, давления и условий среды, а также состава переме­щаемого воздуха. Во взрывоопасных помещениях надлежит применять эжекторы или взрывобезопасные вентиляторы, лопасти и внутренняя поверхность которых выполнена из меди, алюминия а других метал­лов, не дающих искры при ударах. КПД центробежного вентилятора равен 0,5...0,6, осевого - 0,5...0,7, а эжектора - до 0,25.