Микроклимат и его основные параметры. Нормирование микроклимата

Реферат на тему:

«МИКРОКЛИМАТ И ЕГО ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ.

НОРМИРОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА»

Микроклимат производственных помещений – микроклиматические условия производственной среды (температура, влажность, давление, скорость движения воздуха, тепловое излучение) помещений, которые оказывают влияние на тепловую стабильность организма человека в процессе труда.

Исследования показали, что человек может жить при атмосферном давлении 560-950 мм ртутного столба. Атмосферное давление на уровне моря 760 мм ртутного столба. При данном давлении человек испытывает комфортность. Как повышение, так и понижение атмосферного давления на большинство людей оказывает негативное влияние. С понижением давления ниже 700 мм ртутного столба наступает кислородное голодание, что сказывается на работе головного мозга и центральной нервной системы.

Различают абсолютную и относительную влажность.

Абсолютная влажность – это количество водяных паров, содержащихся в 1 м³. воздуха. Максимальная влажность Fmax – количество водяных паров (в кг), которое полностью насыщает 1 м³ воздуха при данной температуре (упругость водяных паров).

Относительная влажность – это отношение абсолютной влажности к максимальной влажности, выраженной в процентах:

φ=A/Fmax*100% (2.2.1.)

Когда воздух полностью насыщен водяными парами, то есть A=Fmax (во время тумана), относительная влажность воздуха φ =100%.

На организм человека и условия его работы оказывает влияние также средняя температура всех поверхностей, ограничивающих помещение, она имеет важное гигиеническое значение.

Другим важным параметром является скорость воздуха. При повышенной температуре скорость воздуха способствует охлаждению, а при низких температурах переохлаждению, поэтому она должна быть ограниченной, в зависимости от температурной среды.

Санитарно-гигиенические, метеорологические и микроклиматические условия не только влияют на состояние организма, но и определяют организацию труда, то есть, продолжительность и периодичность отдыха работника и обогрева помещения.

Таким образом, санитарно-гигиенические параметры воздуха рабочей зоны могут быть физически опасными и вредными производственными факторами, оказывающими существенное влияние на технико-экономические показатели производства.

Согласно ДСН 3.3.6 042-99 «Санитарные нормы микроклимата производственных помещений», по степени влияния на тепловое состояние организма человека, микроклиматические условия подразделяются на оптимальные и допустимые. Для рабочей зоны производственных помещений устанавливаются оптимальные и допустимые микроклиматические условия с учетом тяжести выполняемой работы и периода года (табл.2.).

Оптимальные микроклиматические условия - это такие условия микроклимата, которые при длительном и систематическом влиянии на человека обеспечивают сохранение теплового состояния организма без активной работы терморегуляции. Они сохраняют обеспечение самочувствие теплового комфорта и создание высокого уровня производительности труда (табл. 2.1.1.).

Допустимые микроклиматические условия, которые при длительном и систематическом влиянии на человека могут вызвать изменения теплового состояния организма, но нормализуются и сопровождаются напряженной работой механизмов терморегуляции в границах физиологической адаптации (табл. 2.1.2.). При этом не возникает нарушений или ухудшения состояния здоровья, но наблюдается дискомфортное тепловосприятие, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.

Условия микроклимата, выходящие за допустимые границы называются критическими и ведут, как правило, к серьезным нарушениям в состоянии организма человека.

Оптимальные условия микроклимата создаются для постоянных рабочих мест.

Таблица 2.2.1.

Оптимальные величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.

Постоянное рабочее место – место, на котором рабочий проводит более 50% рабочего времени или более 2-х часов беспрерывно. Если при этом, работа выполняется в разных пунктах рабочей зоны, то вся зона считается постоянным рабочим местом.

Непостоянное рабочее место – место, на котором рабочий проводит менее 50% рабочего времени или меньше 2-х часов непрерывно.

Различают теплый и холодный периоды года.

Теплый период года – период года, который характеризуется среднесуточной температурой внешней среды выше +10⁰С. Холодный период года – период года, который характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха, которая равняются +10⁰С и ниже. Среднесуточная температура наружного воздуха – средняя величина наружного воздуха, измеренная в определенные часы суток через одинаковые интервалы времени. Она принимается согласно данных метеорологической службы.

Категория работ – разграничение работ по тяжести на основании общих энергозатрат организма:

Легкие физические работы (категория I) охватывают виды деятельности, при которых расход энергии равен 105-140 Вт (90-120Ккал/час) – категория I-а и 141-175 Вт (121-150Ккал/час) - категория I-б. К категории I-б и категории I-а принадлежат работы, которые выполняются сидя, стоя или связанные с хождением, и сопровождаются некоторым физическим напряжением.

Таблица 2.2.2

Допустимые величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.

Физические работы средней тяжести (категория II) охватывают виды деятельности, при которых затраты энергии составляют 176-132 Вт(151-200Ккал/час) - категория II-а и 233-290Вт (201-250Ккал/час) – категория II-б. К категории II-а принадлежат работы, связанные с хождением, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя, и требующие определенного физического напряжения. К категории II-б принадлежат работы, которые выполняются стоя, связанные с хождением, перемещением (до 10кг) грузов и сопровождаются умеренным физическим напряжением.

Тяжелые физические работы (категория III) охватывают виды деятельности, при которых затраты энергии составляют 291-349 Вт(251-300Ккал/час). К категории III принадлежат работы, связанные с постоянным перемещением значительных (свыше 10 кг) тяжестей, которые требуют больших физических усилий.

Для работников 1-й и II-й категорий работ во время теплового периода года (оптимальная температура 25⁰С) отводится 12,5% сменного времени на перерывы: на отдых – 8,5% и личные надобности 4%. Для рабочих по Ш-й категории работ время на отдых и личные надобности определяется по формуле:

То.л.н.=8,5+(Эф/292,89-1)х100 (2.2.2.)

где, Т о.л.н. – время на отдых и личные надобности; 8,5 – время на отдых для рабочих II-й категории работ; Эф – фактические энергозатраты рабочего по данным физиологических исследований, Дж/с; 292,89 – максимально допустимый расход энергии при выполнении работ II-й категории, Дж/с.

В таблице 2.2.2 приведены допустимые условия микроклимата.

Допустимые значения микроклиматических условий устанавливаются в случае, когда на рабочем месте не удается обеспечить оптимальные условия микроклимата согласно технологическим требованиям производства или экономической целесообразности.

Перепад температуры воздуха по высоте рабочей зоны при обеспечении допустимых условий микроклимата не должна быть более 3-х градусов для всех категорий работ, а по горизонтали не должен выходить за пределы допустимых температур категорий работ.

ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И ВЛИЯНИЕ НА НЕЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Температура, влажность, скорость воздушного потока, инфракрасные излучения в помещении могут существенно влиять и на организм человека. Надежной защитой от негативного влияния микроклиматических условий является кожный покров человека. Он, как защитный экран, также защищает человека от проникновения патогенных микроорганизмов. Масса кожного покрова составляет в среднем около 20% от массы тела. При оптимальных условиях среды, кожный покров выделяет за сутки до 650г влаги и 10г CO₂. При критических ситуациях за час организм только через кожный покров может выделить от 1 до 3,5л воды и значительное количество солей.

Центральная нервная система человека для обеспечения жизнедеятельности имеет механизмы, которые до определенного предела снижают влияние вредных и опасных факторов окружающей среды. Одним из таких факторов является температура воздуха.

При изменении температуры окружающей среды, температура тела сохраняется постоянной за счет равновесия между теплопроводностью и теплоотдачей (для здорового человека температура тела составляет 36,5 – 36,7⁰С).

В результате окислительно-восстановительных процессов при усвоении пищи, в организме человека образуется тепло. На работу мышц затрачивается лишь 1/8 всего вырабатываемого тепла, остальная часть выделяется в окружающую среду для поддержания теплового баланса организма. Даже в условиях полного покоя в организме взрослого человека вырабатывается около 7,5*10⁶ Дж/сут тепловой энергии. При физической работе тепловыделение увеличивается до 2,1*10⁷-..2.5*10⁷ Дж/сут.

Человеческий организм отдает или воспринимает тепловую энергию путем конвекции, излучения, теплопроводностью (кондукция) и испарения. В повседневной жизни теплообмен человека чаще происходит в результате конвекции и излучения. Однако, имеет место и кондукция, когда человек непосредственно контактирует поверхностью тела с предметами (оборудование и т.п.). Вышеизложенные способы переноса тепловой энергии обеспечивают теплообмен между телом и окружающей средой. При этом избыточное тепло отдается в окружающую среду:

через органы дыхания – около 5%, излучением – 40%, конвекцией – 30%, испарением – 20%, при нагревании пищи и воды в пищеварительном тракте – до 5%.

Неблагоприятные условия могут вызывать перенапряжение механизма терморегуляции, что ведет к перегреву или переохлаждению организма.

Конвекцию, излучение, теплопродукцию еще называют в общем, явной теплоотдачей. Соотношения составляющих теплоотдачи, их количественные характеристики достаточно хорошо изучены.

Вышеперечисленные виды теплообмена можно описать уравнением теплового баланса организма человека с окружающей средой:

                                           (2.2.3)

где М - метаболическое тепло, Вт;

W - тепловой эквивалент механической работы, Вт;

Q_с - теплоотдача путем испарения, Вт;

Q_к - конвективная теплоотдача, Вт;

Q_р - радиационная теплоотдача, Вт;

Q_т – теплоотдача за счет теплопроводности (кондукция), Вт.

В холодный период года, когда t_вr, конвективная теплоотдача составляет примерно 32 - 35% всей теплоотдачи. К конвекции также относят и тепло, отдаваемое путем теплопроводности, составляющее 2 - 3% от конвективного тепла. Основная часть конвективного тепла отводится с поверхности кожи и частично через одежду. Если температура окружающего воздуха выше температуры поверхности тела, организм человека воспринимает тепло.

Потери теплоты путем излучения определяется излучающей способностью поверхности тела и температурой окружающих ограждений и предметов (стены, окна, мебель). Количество этого тепла составляет порядка 42 - 52% от всего количества отдаваемого тепла.

Отвод теплоты за счет испарения воды зависит от количества принятой пищи и от величины производимой мускульной (физической) работы.

Теплоотдачу испарением можно разделить на две составляющие, образующиеся в результате невидимого испарения (несенсибильная перспирация) и потоотделения (сенсибильная перспирация).

При температуре ниже температуры кожи человека количество испаряемой влаги остается практически постоянным. При более высоких температурах влагоотдача возрастает. Потоотделение начинается при температуре окружающего воздуха 28 – 29 °С, и при температуре выше 34 °С теплоотдача вследствие испарения и потоотделения является единственным способом теплоотдачи организма.

Этот вид теплоотдачи значительно меняется при наличии одежды. Даже лежащая под кожей жировая ткань, представляет собой плохой проводник тепла, уменьшает эту теплоотдачу.

Человеческий организм имеет возможность при помощи механизма терморегулирования поддерживать постоянную температуру тела. Говоря, о постоянстве температуры, подразумевается температура внутренних органов так, как поверхностная температура различных участков тела значительно различается. При нормальных условиях внутренняя температура организма поддерживается на уровне 37±0,5 °С. Механизм регулирования температуры человеческого организма разделяют на процессы химической регуляции, связанные с теплопродукцией, и процессы физической регуляции, связанные с теплоотдачей. Оба механизма управляются нервной системой.

Терморегуляция – это способность организма регулировать теплообмен с окружающей средой, поддерживая температуру тела на постоянном уровне(36,6 +-0,5⁰С). Поддержание теплообмена происходит путем увеличения или уменьшения передачи тепла в окружающую среду (физическая терморегуляция) или изменения количества вырабатываемого в организме тепла (химическая терморегуляция).

При комфортных условиях количество вырабатываемого тепла в единицу времени равняется количеству тепла, отдаваемого в окружающую среду, т.е. наступает равновесие – тепловой баланс организма.

Физическая терморегуляция

В условиях, когда температура окружающей среды значительно ниже 30⁰С и влажность меньше 75%, действуют все виды теплообмена: Если температура окружающей среды выше температуры кожного покрова, то происходит поглощение тепла организмом. При этом теплоотдача осуществляется лишь путем испарения влаги с поверхности тела и верхних дыхательных путей при условии, что воздух еще не насыщен водяными парами. При высокой температуре окружающей среды механизм теплоотдачи связан с понижением теплопроводности, усилением потоотделения.

При температуре воздуха 30⁰С и значительном тепловом излучении от нагретых поверхностей оборудования наступает перегрев организма, наблюдается нарастающая слабость, головная боль, шум в ушах, искажение цветового восприятия, возможен тепловой удар. Сосуды кожи резко расширяются, кожа розовеет за счет увеличения притока крови. В дальнейшем усиливается рефлекторная работа потовых желез, и влага выделяется из организма. При испарении 1 литра воды выделяется 2,3*10⁶ Дж тепловой энергии. При высоких температурах окружающего воздуха у человека происходит бурное профузное потоотделение. В таких условиях он за смену может потерять до 5 кг своей массы за счет влаги. Вместе с потом организм выделяет большое количество солей, главным образом, хлористого натрия (до20-50г за сутки), а также калий, кальций, витамины. Чтобы предотвратить нарушение водно-солевого обмена при выполнении тяжелой физической работы в зоне повышенной температуры, необходимо проводить редегидротацию организма, например, работники должны пить подсоленную воду (0,5%-ный раствор с витаминами).

При высоких температурах происходит большая нагрузка на сердечно-сосудистую систему. При перегреве увеличивается, а затем уменьшается выделение желудочного сока, поэтому возможны заболевания желудочно-кишечного тракта. Обильное выделение пота снижает кислотный барьер кожи, от чего возникают гнойничковые заболевания. Высокая температура внешней среды усиливает степень отравлений при работе с химическими веществами.

Химическая терморегуляция

Химическая терморегуляция происходит в тех случаях, когда физическая терморегуляция не обеспечивает тепловой баланс. Химическая терморегуляция заключается в изменении скорости протекания окислительно-востановительных реакций в организме: скорости сжигания питательных веществ и, соответственно, выделяемой энергии. При невысокой температуре окружающей среды происходит увеличение теплообразования, а при повышенной – уменьшение. Переохлаждение может иметь место при низкой температуре, особенно в сочетаниях с высокой влажностью и подвижностью воздуха. Повышение влажности и подвижности воздуха понижает термическое сопротивление воздушной прослойки между кожным покровом и одеждой. Охлаждение же организма (гипотермия) является причиной миозитов, невритов, радикулитов, а также простудных заболеваний. В особо тяжелых случаях воздействие низких температур приводит к обмораживанию, и даже к смерти.

При низкой температуре терморегуляция наблюдается сужение сосудов, повышение обмена веществ, использование углеводных ресурсов и др. В зависимости от действия тепла или холода значительно меняется просвет периферических сосудов. В связи с этим изменяется кровообращение: например, для кисти и предплечья при низкой температуре окружающей среды оно может уменьшиться в 4 раза, а при высокой температуре – увеличивается в 5 раз. При воздействии холода циркуляция крови перераспределяется, активизируется мышечная деятельность – появляется дрожь, «гусиная кожа». Поэтому зимой в холодных климатических поясах увеличивается потребление жиров, углеводов, белков – основных энергетических источников в организме. При низких температурах большая влажность неблагоприятна. В сырую погоду при температуре 0-8⁰С возможно переохлаждение и даже обморожение. К распространенному явлению, возникающему при работе в условиях низких температур, относится спазм сосудов, который проявляется побелением кожи, потерей чувствительности, затруднением движений. В первую очередь подвержены этому процессу пальцы рук и ног, кончики ушей. В этих местах появляются припухлость с синеватым оттенком, зуд и жжение. Эти явления долго не исчезают и повторно происходят даже при незначительном охлаждении. Переохлаждение снижает защитные силы организма, предрасполагает к заболеваниям органов дыхания, в первую очередь к острым респираторнымным заболеваниям, обострениям суставного и мышечного ревматизма, появлению крестцово-поясничного радикулита.

Значительное количество тепла (избыточное тепло) поступает в помещение при работе технологического оборудования. В зависимости от количества выделяемого тепла производственные помещения делятся на холодные, характеризующиеся незначительным избытком явного тепла (не более 90 Кдж/ч на 1м³ помещения) и горячие, характеризующиеся большими избытками тепла (более 90 КДж/ч на 1м³ помещения).

Существенную роль на жизнедеятельность человека оказывает влажность воздуха. Влажность более 80% нарушает процессы физической терморегуляции. Физиологически оптимальной является относительная влажность 40-60%. Относительная влажность менее 25% приводит к высыханию слизистых оболочек и снижению защитной деятельности мерцательного эпителия верхних дыхательных путей, что приводит к ослаблению организма и снижается работоспособность.

Человек начинает ощущать движение воздуха при скорости 0,1 м/с. Легкое движение воздуха при обычных температурах способствует хорошему самочувствию. Большая скорость движения воздуха ведет к сильному охлаждению организма. Высокая влажность воздуха и слабое движение воздуха существенно уменьшают испарение влаги с поверхности кожи. В связи с этим, санитарными нормами микроклимата производственных помещений установлены оптимальные и допустимые параметры микроклимата производственных помещений. Метеорологические и микроклиматические условия играют важнейшую роль в труде и отдыхе. Особое значение приобретает оценка и учет санитарно-гигиенических условий для работников, выполняющих большую часть своих функциональных обязанностей, таких как ликвидация последствий аварий, стихийных бедствий, оказание помощи населению, оцепление опасных участков и т.д., на рабочих местах, находящихся вне зданий и сооружений. При температуре воздуха 25-33⁰С предусмотрен специальный режим работы и отдыха при обязательном кондиционировании воздуха. При температуре 33⁰С работы на открытом воздухе должны быть прекращены.

В холодный период года (температура наружного воздуха ниже 10⁰С) режим труда и отдыха зависит от температуры и скорости воздуха, а в северных широтах – от степени жесткости погоды. Степень жесткости характеризуется температурой и скоростью движения воздуха. Увеличение скорости воздуха на 1 м/с соответствует понижению температуры воздуха на 2⁰С.

При первой степени жесткости погоды (-25⁰С) предусматриваются 10-минутные перерывы на отдых и обогрев через каждый час работы. При второй степени (от -25 до -30⁰С) предусматриваются 10-минутные перерывы через каждые 60 минут от начала работы и после обеда и через каждые последующие 50 минут работы. При третьей степени жесткости (от -35 до -45⁰С) предусматриваются перерывы на 15 минут через 60 мин. от начала смены и после обеда и через каждые 45 минут работы. При температуре окружающего воздуха ниже-45⁰С работы на открытом воздухе ведутся в исключительных случаях с установлением определенных режимов труда и отдыха.

Метеорологические условия определяют возможность ведения или остановку большинства строительных работ. Производство работ при сильном снегопаде, тумане, плохой освещенности должно быть прекращено. Например, монтажные работы и работы крана при силе ветра 10 м/с должны быть прекращены, а при скорости 15 м/с кран должен быть закреплен противоугонными приспособлениями. Метеорологические условия могут повлиять на производительность труда, их негативное воздействие может привести к накоплению утомления и ослаблению организма и, как следствие, к несчастным случаям и развитию профессиональны заболеваний.