Микроклимат и терморегуляция
В процессе труда в производственном помещении человек находится под влиянием определенных метеорологических условий, или микроклимата.
К основным нормируемым показателям микроклимата воздуха рабочей зоны относятся:
1. температура (t, С)
2. относительная влажность (%)
3. скорость движения воздуха (V,м/с)
4. интенсивность теплового излучения (7, Вт/м2) различных нагретых
поверхностей, температура которых превышает температуру в
производственном помещении.
Если в производственном помещении находятся различные источники тепла, температура которых превышает температуру человеческого тела, то тепло от них самопроизвольно переходит к менее нагретому телу, т. е. к человеку, Известно, что различают три принципиально разных элементарных способа распространения тепла: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.
1.Теплопроводность представляет собой перенос тепла вследствие
беспорядочного (теплового) движения микрочастиц (атомов,
молекул или электронов), непосредственно соприкасающихся
друг с другом.
2.Конвекцией называется перенос тепла вследствие движения и
перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости.
3.Тепловое излучение - это процесс распространения электромагнитных колебаний с различной длиной волны, обусловленный тепловым движением атомов или молекул излучающего тела, В реальных условиях тепло передается не каким-либо одним из указанных выше способов, а комбинированным.
Нормальное тепловое самочувствие человека при выполнении им работы любой категории тяжести достигается при соблюдении теплового баланса.
Обмораживание. Влияние температуры окружающего воздуха на человеческий организм связано и первую очередь с сужением или расширением сосудов кожи. Под действием низких температур воздуха кровеносные сосуды кожи сужаются, в результате чего замедляется поток крови к поверхности тела и снижается теплоотдача от поверхности тела.
При высоких температурах окружающего воздуха наблюдается обратная картина: потоотделение за счет расширения кровеносных сосудов кожи и увеличения притока крови существенно увеличивается теплоотдача в окружающую среду. Но повышенная влажность (> 85%) затрудняет теплообмен между организмом человека и внешней средой вследствие уменьшения испарения влаги с поверхности кожи, а низкая влажность (<20%) приводит к пересыханию слизистых оболочек дыхательных путей. Движение воздуха в производственном помещении улучшает теплообмен между телом человека и внешней средой, но излишняя скорость движения воздуха (сквозняки) повышает вероятность возникновения простудных заболеваний.
Постоянное отклонение oт нормальных параметров микроклимата приводит к перегреву или переохлаждению человеческого организма и связанным с ними негативными последствиям:
1. при перегреве - к обильному потоотделению, учащению пульса и дыхания, резкой слабости, головокружению, появлению судорог; а в тяжелых - возникновению теплового удара.
2. при переохлаждении возникают простудные заболевания, хронические воспаления суставов, мышц и др.
Для исключения перечисленных выше негативных последствий необходимо правильно выбирать параметры микроклимата в производственных помещениях.
В отечественных нормативных документах выделены понятия оптимальных и допустимых параметров микроклимата.
1.Оптимальными микроклиматическими условиями являются такие сочетания количественных параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции. Он обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылка для высокого уровня работоспособности.
2.Допустимыми условиями являются такие сочетания количественных параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать переходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.
Для создания требуемых параметров микроклимата в производственном помещении применяют системы вентиляции и кондиционирования воздуха, а также различные отопительные устройства. Вентиляция представляет собой смену воздуха в помещении, предназначенную поддерживать в нем соответствующие метеорологические условия и чистоту воздушной среды.
Вентиляция помещений достигается удалением из них нагретого или загрязненного воздуха и подачей чистого наружного воздуха.
Общеобменная вентиляция предназначена для поддержания требуемых параметров воздушной среды во всем объеме помещения.
По способу перемещения воздуха вентиляция может быть как естественной, так и с механическим побуждением, возможно также сочетание этих двух способов. При естественной вентиляции воздух перемещается за счет разности температур в помещении и наружного воздуха, а также в результате ветрового давления (действия ветра). Способы естественной вентиляции: проветривание, аэрация (форточка, окно).
При механической вентиляции воздух перемещается с помощью специальных воздуходувных машин-вентиляторов, создающих определенное давление и служащих для перемещения воздуха в вентиляционной сети. Чаще всего на практике используют осевые и радиальные вентиляторы (компрессоры, насосы).
По месту действия вентиляция бывает общеобменной и местной. Общеобменная вентиляция обеспечивает поддержание требуемых параметров воздушной среды во всем объеме помещения, а местная - в определенной его части.
Воздух, всасываемый вентиляторами из атмосферы, после очистки и подогрева поступает в специальные каналы, называемые воздуховодами, и разводится по производственному помещению. Такая вентиляция называется, приточной. Нагретый воздух из помещения, содержащий водяные нары, отводится из помещения с помощью системы вытяжной вентиляции.
Приточная и вытяжная ветвь вентиляции могут быть объединены, в этом случае система вентиляции называется приточно-вытяжной. Большое распространение на практике получила приточно-вытяжная вентиляция с рециркуляцией воздуха. Для нее характерно использование части воздуха, удаляемого из помещения и прошедшего очистку в системе приточной вентиляции. При этом рециркулирующий воздух разбавляется частью свежего воздуха, поступающею из атмосферы. Различают следующие устройства местной приточной вентиляции: воздушные души и оазисы, а также воздушно-тепловые завесы.
Для поддержания заданной температуры воздуха в помещениях в холодное время года используют различные системы отопления: водяная, паровая, воздушная и комбинированная.
В системах водяного отопления в качестве теплоносителя используется вода, нагретая либо до 100 С либо перегретая выше этой температуры. Эти системы отопления наиболее эффективны в санитарно- гигиеническом отношения.
Системы парового отопления используются, как правило, в промышленных помещениях. Теплоносителем в них является водяной пар низкого или высокого давления. В воздушных системах для отопления используется нагретый воздух.
Для измерения относительной влажности воздуха используются приборы называемые психрометрами и гигрометрами.
Психрометр - это устройство состоящие из сухого и влажного термометров. У влажного термометра резервуар обернут гигроскопической тканью конец которой опущен в стаканчик с дисцилированной водой. Сухой термометр показывает температуру воздуха в производственном помещении, а влажный - более низкую температуру так как испаряющаяся с поверхности влажной ткани вода отнимает тепло у резервуара термометра. Существуют специальные переводные психрометрические таблицы позволяющие по температурам сухого и влажного термометров определять относительную влажность воздуха в помещении.
Гигрометр, действие которого основано на свойстве некоторых органических веществ (органических мембран, человеческого волоса) удлиняться во влажном воздухе и укорачиваться в сухом
Скорость движения воздуха в производственном помещении измеряется приборами - анемометрами.
Работа крыльчатого анемометра основана на изменении скорости вращения специального колеса, оснащенного алюминиевыми крыльями, расположенными под углом 45 градусов к плоскости, перпендикулярной оси колеса.