Под микроклиматом производственных помещений понимается климат окружающей человека внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих его поверхностей.
Воздействие фактора на организм человека
Микроклимат производственных помещений, в основном, влияет на тепловое состояние организма человека и его теплообмен с окружающей средой.
Несмотря на то, что параметры микроклимата производственных помещений могут значительно колебаться, температура тела человека остается постоянной (36,6 °С). Свойство человеческого организма поддерживать тепловой баланс называется терморегуляцией. Нормальное протекание физиологических процессов в организме возможно лишь тогда, когда выделяемое организмом тепло непрерывно отводится в окружающую среду.
Отдача теплоты организмом человека во внешнюю среду происходит тремя основными способами (путями): конвекцией, излучением и испарением.
Снижение температуры при всех других одинаковых условиях приводит к росту теплоотдачи путем конвекции и излучения и может привести к переохлаждению организма.
При высокой температуре практически все тепло, которое выделяется, отдается в окружающую среду испарением пота. Если микроклимат характеризуется не только высокой температурой, но и значительной влажностью воздуха, то пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожи.
Недостаточная влажность приводит к интенсивному испарению влаги со слизистых оболочек, их пересыханию и эрозии, загрязнению болезнетворными микробами. Вода и соли, выделяемые из организма потом, должны замещаться, поскольку их потеря приводит к сгущиванию крови и нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы.
Повышение скорости движения воздуха способствует усилению процесса теплоотдачи конвекцией и испарением пота. Длительное влияние высокой температуры в сочетании со значительной влажностью может привести к накоплению тепла в организме и к гипертермии состоянию, при котором температура тела повышается до 38…40 °С.
При низкой температуре, значительной скорости и влажности воздуха возникает переохлаждение организма (гипотермия). Вследствие воздействия низких температур могут возникнуть холодовые травмы. Параметры микроклимата оказывают также существенное влияние на производительность труда и на травматизм.
Классификация фактора
В соответствии с действующей классификацией, приведенной в Руководстве Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» микроклимат подразделяется на нагревающий и охлаждающий .
Нагревающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата (температура воздуха, влажность, скорость его движения, относительная влажность, 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 – это состояние микроклимата в производственном помещении, при котором температура воздуха на рабочем месте ниже нижней границы допустимой . Образуется дефицит тепла в организме, человек ощущает холод.
Нормируемые показатели фактора
Перечень нормируемых показателей микроклимата приведен в таблице 1.
Таблица 1
Нормативные значения
Оптимальные и допустимые значения параметров микроклимата для производственных помещений установлены Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». Их значения зависят от периода года (холодный или теплый), а также категории выполняемых работником работ.
К категории Iа относятся работы с интенсивностью энерготрат до 120 ккал/ч (до 139 Вт), производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.).
К категории Iб относятся работы с интенсивностью энерготрат 121 – 150 ккал/ч (140 – 174 Вт), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т.п.).
К категории IIа относятся работы с интенсивностью энерготрат 151 – 200 ккал/ч (175 – 232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.).
К категории IIб относятся работы с интенсивностью энерготрат 201 – 250 ккал/ч (233 – 290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).
К категории III относятся работы с интенсивностью энерготрат более 250 ккал/ч (более 290 Вт), связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).
Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Период года | Категория работ | Температура воздуха, °С | ||
| Холодный | Iа | 22 – 24 | 60 – 40 | 0,1 |
| Iб | 21 – 23 | 60 – 40 | 0,1 | |
| IIа | 19 – 21 | 60 – 40 | 0,2 | |
| IIб | 17 – 19 | 60 – 40 | 0,2 | |
| III | 16 – 18 | 60 – 40 | 0,3 | |
| Теплый | Iа | 23 – 25 | 60 – 40 | 0,1 |
| Iб | 22 – 24 | 60 – 40 | 0,1 | |
| IIа | 20 – 22 | 60 – 40 | 0,2 | |
| IIб | 19 – 21 | 60 – 40 | 0,2 | |
| III | 18 – 20 | 60 – 40 | 0,3 |
Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений приведены в таблице 3.
Таблица 3
| Период года | Категория работ | Температура воздуха, °С | Относительная влажность воздуха, % | Скорость движения воздуха, м/с |
| Холодный | Iа | 20 – 25 | 15 – 75 | 0,1 |
| Iб | 19 – 24 | 15 – 75 | 0,1 – 0,2 | |
| IIа | 17 – 23 | 15 – 75 | 0,1 – 0,3 | |
| IIб | 15 – 22 | 15 – 75 | 0,2 – 0,4 | |
| III | 13 – 21 | 15 – 75 | 0,2 – 0,4 | |
| Теплый | Iа | 21 – 28 | 15 – 75 | 0,1 – 0,2 |
| Iб | 20 – 28 | 15 – 75 | 0,1 – 0,3 | |
| IIа | 18 – 27 | 15 – 75 | 0,1 – 0,4 | |
| IIб | 16 – 27 | 15 – 75 | 0,2 – 0,5 | |
| III | 15 – 26 | 15 – 75 | 0,2 – 0,5 |
Нормативные значения показателей микроклимата для рабочих помещений с нагревающим микроклиматом, с охлаждающим микроклиматом, для открытых территорий и неотапливаемых помещений с учетом климатического районирования, а также распределение условий труда по фактору «микроклимат» по классам приведены в Руководстве Р 2.2.2006-05.
Если измеренные параметры соответствуют требованиям Санитарных правил и норм СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений», то условия труда по показателям микроклимата характеризуются как оптимальные (1 класс) или допустимые (2 класс) . В случае несоответствия – условия труда относят к вредным и устанавливают степень вредности, которая характеризует уровень перегревания или охлаждения организма человека.
Методика проведения измерений
Измерения параметров микроклимата необходимо проводить два раза в год – в холодный и в теплый период года. Измерения следует проводить на всех рабочих местах не менее трех раз за смену (в начале, в середине и в конце смены).
Если в течение рабочей смены работник находится в нескольких рабочих зонах, измерения проводятся в каждой из них.
При работах, выполняемых сидя, температуру и скорость движения воздуха измеряют на высоте 0,1 и 1,0 м, относительную влажность – на высоте – 1,0 м от пола или рабочей поверхности; для работ, выполняемых стоя – величины 0,1, 1,5 и 1,5 м соответственно.
При наличии источников лучистого тепла тепловое облучение измеряется от каждого источника.
При оценке микроклимата на открытой территории и в неотапливаемых помещений необходимо определить климатический регион.
Климатические регионы (пояса) (Рис.1) характеризуются следующими показателями:
температура воздуха (средняя зимних месяцев) и скорость ветра (средняя из наиболее вероятных величин в зимние месяцы) и подразделяются на:
Iа (особый) - 25 °С и 6,8 м/с;
I6 (IV) - 41 °С и 1, м/с;
II (Ш) - 18,0 °С и 3,6 м/с;
III(II) - 9,7 °С и 5,6 м/с; IV(I) - 1,0 °С и 2,7 м/с.
Расположение климатических регионов Российской Федерации представлено на рисунке 1.
Рисунок 1 – Климатические регионы России
При оценке микроклимата на открытой территории или в неотапливаемых помещениях необходимо оценивается также наличие или отсутствие регламентированных перерывов на обогрев.
Средства измерений
Средства измерений параметров микроклимата представлены на рисунке 2.
Рисунок 2 – Средства измерений параметров микроклимата
Мероприятия по устранению вредного воздействия микроклимата
К мероприятиям по улучшению производственного микроклимата относят:
- рациональную организацию системы отопления и вентиляции (воздушный душ, кондиционирование воздуха;
- совершенствование технологического процесса и механизацию тяжелых работ;
- защиту от источников теплового облучения (защитные экраны) при нагревающем микроклимате;
- устранение больших холодных поверхностей, утепление дверей, окон, оборудование тепловой воздушной завесы и установку тепловых пушек при охлаждающем микроклимате;
- рационализацию режима труда и отдыха (введение регламентированных перерывов, оборудование комнаты отдыха);
- применение средств индивидуальной защиты.
Микроклимат помещения – это состояние внутренней среды помещения, оказывающее воздействие на человека, характеризуемые показателями температуры воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и подвижностью воздуха.
Основное требование к микроклимату – поддержание благоприятных условий для людей находящихся в помещении. Основные микроклиматические параметры: 1. Температура внутреннего воздуха 2. Влажность внутреннего воздуха % 3. Подвижность внутреннего воздуха
Основные нормативные требования к микроклимату помещений содержатся: 1. Для промышленных зданий параметры внутреннего воздуха нормируются: а) ГОСТом 12. 1. 005. 88 «Общие санитарногигиенические требования к воздуху рабочей зоны» ; б) Са. НПи. Н 2. 2. 4. 548 -96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» ; в) СНи. П 41 -01 -2003 «Отопление, вентиляция и кондиционеры» ; г) ГОСТ 30494 -96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» .
Оптимальные или комфортные – это такие сочетания, при которых человек не испытывает напряжения в системе терморегуляции.
Допустимые – это такие сочетания, при которых человек испытывает некоторый дискомфорт, который не наносит вреда система терморегуляции человека.
Требуемый микроклимат в помещении создается следующие системами инженерного оборудования зданий: 1. Отопления. 2. Вентиляции. 3. Кондиционирования.
Системы отопления служат для создания в помещениях в холодный период года необходимых температур воздуха, соответствует нормативным. Системы вентиляции – служат для удаления из помещений загрязненного и подачи в них чистого воздуха. Системы кондиционирования – служат для обеспечения в помещениях заданной температуры, влажности и подвижности воздуха.
Тепловой режим здания Тепловым режимом здания называется совокупность факторов и процессов, которые под влиянием внешних, внутренних воздействий и принятых инженерных устройств формируют тепловую обстановку в его помещениях.
зимний воздушно-тепловой режим помещения 1. Расчетные зимние параметры наружного воздуха: а) температура наружного воздуха; б) скорость ветра; в) продолжительность отопительного периода. 2. Теплозащитные свойства ограждений: а) сопротивление теплопередаче; б) теплоустойчивость (тепловая инерция). 3. Воздухо и влагопроницаемость ограждений
1) Расчетные параметры климата должны быть общими для расчета всех составляющих теплового режима (теплозащита ограждения, потери теплоты и т. д.), так как они отражают единый процесс теплообмена в помещении. 2) Они должны определяться с учетом коэффициента обеспеченности и быть достаточными для расчета нестационарной теплопередачи через ограждения, характерной для расчетных условий.
Обеспеченность устанавливает, как часто или насколько продолжительны могут быть отклонения внутренних условий от заданных расчетных. (например:) Обеспеченность условий характеризуется коэффициентом обеспеченности. показывает в долях единицы или процентах число случае, когда недопустимо отклонение от расчетных условий.
Термическое сопротивление на внутренней поверхности равно: где, - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения принимается по СНи. П строительная теплотехника.
В условиях установившегося теплового режима количество теплоты, прошедшее через внутреннюю поверхность ограждения, равно количеству теплоты, проходящему через толщу ограждения и количеству теплоты, отданному наружной поверхностью, т. е.
Тепловой поток последовательно преодолевает термические сопротивления на внутренней поверхности, толщи ограждения и наружной поверхности, поэтому сопротивление теплопередаче ограждения равно: сумме термических сопротивлений
Воздухопроницаемость ограничений При разности давлений воздуха вследствие разности температуры с одной и с другой стороны ограждения через него может проникать воздух от большего давления к меньшему. Это явление называется фильтрацией.
Если фильтрация происходит в направлении от наружного воздуха в помещение, то она называется инфильтрацией. Свойство ограждения или материала пропускать воздух называется воздухопроницаемостью.
Влагопроницаемость строительных конструкций (ограждений) Влажность строительных материалов увеличивает их теплопроводность, что существенно теплопроводность их теплозащитные качества ограждений.
Влага бывает: - строительная (технологическая); -грунтовая (капиллярное всасывание); - атмосферная (дожди, осадки); - эксплуатационная; - гигроскопическая; - конденсационная.
Для летнего периода определяющими параметрами климата являются: 1) интенсивность солнечной радиации; 2) температура наружного воздуха.
Тепловой баланс помещения Температурная обстановка в помещении зависит: 1) от тепловой мощности система отопления; 2) от расположения обогревающих устройств; 3) теплозащитных свойств наружных ограждений; 4) интенсивности других источников потерь и поступлений теплоты.
Основные требования, предъявляемые к системе отопления: 1. Санитарно-гигиенические – обеспечение СНи. Пами температур во всех точках помещения и поддержание температур внутренних поверхностей наружных ограждений и отопительных приборов на определенном уровне. 2. Экономические – обеспечение минимальных затрат на изготовление и эксплуатацию системы (возможность унифицирования узлов, деталей). 3. Строительные – обеспечение соответствия архитектурнопланировочным и конструктивным решениям. Увязка размещения отопительных приборов со строительными конструкциями. 4. Монтажные – обеспечение монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов, при минимальном количестве типоразмеров. 5. Эксплуатационные – простота и удобство обслуживания, управления, ремонта, надежность, безопасность, бесшумность действия. 6. Эстетические – минимальная площадь, сочетаемость с архитектурными решениями.
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
Федеральное государственное образовательное учреждение
АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
г. Барнаул 2007
Зыга и оценка параметров микроклимата производственных помещений. Методические указания к лабораторной работе. - Барна7- -38 с. с прилож.
В методических указаниях приведены основные гигиенические требования к микроклимату производственных помещений и методика определения оценки соответствия параметров микроклимата гигиеническим требованиям.
Методические указания предназначены для проведения лабораторных занятий по данной теме со студентами инженерных и технологических специальностей.
© Алтайский государственный аграрный университет, 2007
ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ
МИКРОКЛИМАТА
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Цель работы: изучить методику определения и оценки параметров микроклимата производственных помещений и рабочих зон.
1. Ознакомиться с основными требованиями к параметрам микроклимата производственных помещений.
2. Изучить методику определения параметров микроклимата.
Определить значение температуры, относительной и скорости движения воздуха согласно заданию. Оформить протоколы отчета. Полученные результаты сравнить с нормами (протокол № 4 отчета) и оценить параметры микроклимата. Изучить методику комплексной оценки параметров микроклимата и по номограмме (рис. приложения) определив эквивалентно-эффективную температуру, сделать вывод о комфортности микроклимата.
Оборудование
Гигрометр психрометрический ВИТ-1, психрометр аспирационный, актинометр Носкова, барограф, термограф, гигрограф, гигрометр волосяной, для определения скорости движения воздуха - лабораторная установка, включающая анемометры (крыльчатый АСО-3 и чашечный МС-13) и цифровой переносной анемометр АП-1.
Рисунки приборов и экспериментальной установки приведены в приложении.
1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МИКРОКЛИМАТУ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Метеорологические условия - это физическое состояние воздушной среды, определяемое действующим на организм человека сочетанием температуры, влажности, скорости движения воздуха, атмосферного давления.
Терморегуляция - способность организма поддерживать постоянной температуру тела человека в определенных границах (36,1-37,2°С). Она обеспечивается изменением двух составляющих: теплообмена (теплопередачи) и теплоотдачи. Из них основное значение имеет регуляция теплоотдачи, так как этот путь регуляции теплового равновесия организма человека более изменчив и управляем.
Микроклимат производственных помещений - это климат в ограниченном пространстве (внутри помещений), который кроме основных параметров метеоусловий (температуры, скорости движения воздуха, относительной влажности) для отдельных производств дополнительно и интенсивностью теплового излучения от нагретого оборудования.
Факторы, влияющие на микроклимат, можно разделить на две группы: нерегулируемые (комплекс климатообразующих факторов данной местности) и регулируемые (особенности и качество строительства зданий и сооружений, интенсивность теплового излучения от нагревательных приборов, кратность воздухообмена, количество людей и животных в помещении и др.). При выполнении работ на открытой местности или площадках метеорологические условия определяются климатическим поясом и сезоном года.
Указанные параметры могут изменяться в широких пределах и имеют ряд особенностей: значительную выраженность отдельных факторов, определенное их сочетание во многих случаях, большую изменчивость в связи с особенностями технологических процессов и оборудования и т. п.
Высокая температура воздуха способствует быстрой утомляемости работающего, может привести к перегреву организма, тепловому удару или профзаболеванию, а низкая температура воздуха - вызвать местное или общее охлаждение организма, стать причиной простудного заболевания либо обморожения.
Влажность воздуха оказывает значительное влияние на терморегуляцию организма человека. Высокая относительная влажность при высокой температуре воздуха способствует перегреванию организма, при низкой температуре она усиливает теплоотдачу с поверхности кожи, что ведет к переохлаждению организма. Низкая влажность вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей работника.
Подвижность воздуха эффективно способствует теплоотдаче организма человека и положительно проявляется при высоких температурах, но отрицательно - при низких.
Поэтому благоприятный (комфортный) микроклимат на производстве и рабочих местах является важным условием высокопроизводительного труда, профилактики заболеваний и травматизма. Терморегуляция зависит не только от внешних условий, но и от влияния на теплоотдачу (энергозатраты) организма тяжести работы.
Все работы в зависимости от интенсивности общих энергозатрат организма человека по СанПиН 2.2.4.548 - 96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» подразделяются на легкие (Iа и Iб), средней тяжести (IIа и IIб) и тяжелые (III).
Iа - работы с интенсивностью энергозатрат до 139 Вт (до 120 ккал/ч.), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением;
Iб - работы с интенсивностью энергозатрат 141- 174 Вт (121 - 150 ккал/ч.), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением;
IIа - работы с интенсивностью энергозатрат 175 - 232 Вт (150 - 200 ккал/ч.), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения;
IIб - работы с интенсивностью энергозатрат более 232-290 Вт (201 - 250 ккал/ч.), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением;
III - работы с интенсивностью энергозатрат более 290 Вт (более 250 ккал/ч.), связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий.
Следовательно, нормы параметров микроклимата производственных помещений зависят от степени тяжести выполняемой работы (уровня энергозатрат), периода года и подразделяются на оптимальные и допустимые.
Оптимальные - такие сочетания параметров, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма, напряжение реакций терморегуляции, не выходящих за пределы физиологических приспособительных возможностей.
Нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха установлены для рабочей зоны - пространства высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на котором находится место постоянного или временного пребывания работающего (табл. 1). Постоянным считается место, на котором работающий проводит более50% (или более 2 ч непрерывно). Если работа осуществляется в различных пунктах рабочей зоны, постоянным рабочим местом является вся рабочая зона.
Если по технологическим требованиям, технически и экономически обоснованным причинам оптимальные параметры микроклимата не могут быть обеспечены, то устанавливают пределы их допустимых значений.
2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА
2.1. Определение температуры воздуха
Температура воздуха - степень его нагретости, выраженная в градусах Цельсия (Со).
Температура в большинстве измеряется ртутным или спиртовыми термометрами, подвешенными на 8-10 мин в проверяемой зоне. В помещениях с высоким уровнем теплового излучения температуру следует определять с помощью парного термометра, состоящего из двух ртутных термометров, резервуар одного из которых зачернен, а другого - посеребрен.
Для непрерывной записи значений температуры воздуха на бумажную диаграмму применяют термографы М-16 АС суточный (рис. 1 приложения А) или М-16 АН-недельный. Измерительно-регистрирующая часть их представляет собой биметаллическую пластину 1, соединенную рычагом со стрелкой 2, на конце которой закреплено перо. Барабан 3 с бумажной лентой приводится в движение часовым механизмом, который заводится ключом. Продолжительность одного оборота барабана составляет 26 ч для термографа М-16 АС и 176 ч - для М-16 АН.
Принцип действия прибора основан на свойстве биметаллической пластинки (датчика температуры) изменять радиус изгиба с изменением температуры воздуха. Деформация пластины преобразуется с помощью передаточного механизма в перемещение стрелки с пером по бумажной диаграмме, закрепленной зажимом на барабане часового механизма.
Бланк диаграммы разделен по вертикали на горизонтальные линии с ценой деления 1 секунда, а по горизонтали - вертикальными дугообразными линиями с ценой деления, соответствующей 15 мин времени оборота барабана для суточных, 2-м часам - для недельных термографов.
Определение температуры воздуха можно совместить с определением относительной влажности, используя показания сухого термометра гигрометра психометрического типа ВИТ-1 (рис. 2 приложения А).
2.2. Определение влажности воздуха
В атмосферном воздухе всегда содержится некоторое количество влаги в виде водяных паров. Когда количество их в воздухе при определенной температуре достигает максимального значения, воздух называется насыщенным.
Различают абсолютную, максимальную и относительную влажность воздуха. Абсолютная влажность выражается упругостью водяных паров в граммах, приходящихся в 1 м3 воздуха. Максимальная влажность - упругость водяных паров в граммах при полном насыщении воздуха влагой при данной температуре или количество водяных паров в граммах, необходимое для полного насыщения 1 м3 или 1 кг воздуха при данной температуре (табл. 2).
Таблица 2
Максимальное содержание паров в воздухе при полном насыщении в зависимости от температуры
Примечание: Содержание водяного пара в воздухе определено при нормальном атмосферном давлении.
Относительная влажность - отношение абсолютной влажности к максимальной влажности воздуха при данной температуре, выраженная в процентах. При оценке воздушной среды этот показатель является основным критерием.
При определении влажности используют гигрометры типа ВИТ-1, гигрометры волосяного типа М-19 или аспирационный психрометр (рис. 2, 3, 4 приложения А).
Гигрометр психометрический типа ВИТ-1 состоит из двух одинаковых ртутных или спиртовых термометров, закрепленных на пластмассовом основании (корпусе). Сухой термометр 1 показывает температуру воздуха в зоне измерения. Резервуар влажного термометра 2 обернут гигроскопической тканью, конец которой опущен в стеклянный питатель 3 с дистиллированной водой. По ткани к резервуару этого термометра поступает влага. Определив показания термометров и разность температур, по психометрической таблице (табл. 1 приложения Б) нанесенной на корпус психрометра, находят относительную влажность воздуха.
Относительную влажность можно определить непосредственно по циферблату гигрометра волосяного типа М-19 (рис. 3 приложения А), принцип работы которого основан на способности человеческого волоса изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха. Обезжиренный в эфире (спирте) человеческий волос 1, через блок соединены с легкой стрелкой (указателем) 2. При уменьшении относительной влажности приемная часть (волос) укорачивается, а при увеличении - удлиняется. Стрелка-указатель в соответствии с этими изменениями перемещается вдоль шкалы 3, на которой нанесены деления от 0 до 100, указывающие процент относительной влажности.
Гигрометр может определять влажность при отрицательных температурах. Погрешность в работе гигрометра 5-10%.
Психрометр аспирационный (рис. 4 приложения А) устроен аналогично. Отличие его заключается в том, что оба термометра 1 заключены в светлые металлические трубки, через которые с помощью просасывается исследуемый воздух. Привод вентилятора у аспирационного психрометра МВ-4М механический, пружину которого перед началом измерений заводят с помощью ключа 3, а у психрометра М-34 - электрический. Аспирация обеспечивает постоянную смену воздуха вокруг термометров, что позволяет определить влажность значительной массы воздуха, а не только той его части, которая находится в непосредственной близости прибора как у психрометрических гигрометров. Всасываемый воздух выбрасывается наружу через прорези в аспирационной головке 2.
Сухой термометр будет показывать температуру воздуха, а показания смоченного термометра будут меньше из-за охлаждения, вызванного испарением воды с поверхности батиста, облегающего резервуар термометра. Принцип определения относительной влажности аспирационным психрометром аналогичен гигрометру ВИТ-1 (табл. 2 приложения Б).
Для непрерывной записи значений влажности воздуха на бумажную ленту применяют гигрографы М-21А (рис. 5 приложения А). Также как и термографы, они бывают суточные (С) и недельные (Н). Принцип действия гигрографа основан на свойстве женского волоса 1 изменять свою длину с изменением влажности воздуха. Изменение длины пучка волос преобразуется с помощью передаточного механизма в перемещение стрелки 2 с пером по бумажной диаграмме, закрепленной на барабане 3. При увеличении относительной влажности воздуха пучок волос удлиняется и стрелка с пером перемещается вверх, а при уменьшении опускается вниз.
На относительную влажность влияет величина барометрического давления, определяемая барометром или барографом (рис. 6 а, б приложения А).
Барометр-анероид предназначен для измерения давления воздуха. Его приемное устройство (анероидная коробка) выполнена в виде плоской металлической цилиндрической коробки с крышкой и дном. В коробке создано сильное разряжение, но она не сплющивается под действием внешнего давления, т. к. крышка оттягивается пружиной. При изменениях давления упругие деформации крышки через систему рычагов передаются стрелке-указателю, которая перемещается вдоль шкалы, отградуированной в единицах давления. Стрелка барометра указывает на циферблате величину давления в мм. рт. ст. или в Паскалях.
Барограф, как гигрограф и термограф, (рис. 6 б приложения А) представляет собой самопишущий прибор. для непрерывной регистрации колебаний атмосферного давления воздуха. Заводной ключ часового механизма располагается на оси барабана под крышкой корпуса. Движение крышек анероидных коробочек передается с помощью системы рычагов стрелке с пером, обеспечивающей непрерывную регистрацию на диаграммной ленте величину атмосферного давления. Диаграммная лента прибора разделена по вертикали горизонтальными параллельными линями с ценой деления, соответствующей 1мбар атмосферного давления, а по горизонтали - вертикальными дугообразными линиями с ценой деления, соответствующе 15 мин времени оборота барабана для суточных, 2-м часам - для недельных.
1 бар = 7,5 · 10 мм. рт. ст.; 1 миллибар (мбар) = 0,7501 мм. рт. ст.
2.3 Определение скорости движения воздуха
Для измерения скорости воздушного потока применяют анемометры различных конструкций (крыльчатые и чашечные).
Анемометр чашечный МС-13 (рис. 7 а приложения А) предназначен для измерения скорости воздуха от 1 до 20 м/с. Анемометр ручной крыльчатый АСО-3 (рис. 7 б приложения А) для измерения скорости воздуха в пределах 0,3-0,5 м/с.
Чашечный анемометр в верхней части имеет четыре полых полушария (чашечки) 4. которые под влиянием потока воздуха вращаются вокруг вертикальной оси. Нижний конец оси при помощи зубчатой передачи соединен со стрелками, расположенными на циферблате 2. Передвигаясь по шкале, они указывают число делений. Большая стрелка показывает единицы и десятки, маленькие (в зависимости от их количества) - сотни, тысячи делений.
Сбоку корпуса 1 циферблата имеется колечко (арретир) 3, с помощью которого включается и выключается счетчик оборотов стрелок. Перед началом измерения при выключенном счетчике записывают показания стрелок. Прибор устанавливают перпендикулярно воздушному потоку и дают чашечкам некоторое время вращаться вхолостую. Затем одновременно включают счетчик анемометра и секундомер на одну минуту, после чего записывают конечные показания прибора (стрелок циферблата). Разность между конечным и начальным показаниями счетчиков делят на время измерения (60 с) и определяют число делений в секунду.
Аналогично скорость движения воздуха определяется крыльчатым анемометром, у которого ветроприемником служит крыльчатка 4, насаженная на ось с подшипниковыми втулками.
Для перевода скорости оборота счетного механизма (дел/с) в м/с к паспорту анемометров АСО-3 и МС-13 прилагаются тарировочные графики (рис. 8, 9 приложения А).
При необходимости постоянного контроля скорости воздушного потока используется анемометр цифровой переносной АП-1 с диапазоном измерения скорости движения воздуха 0,3-5,0 м/с и 1-20 м/с.
Анемометр АП-1 включает в себя:
Первичные измерительные преобразователи АП1-1 и АП1-2, преобразующие энергию воздушного потока во вращение ветроприемника, вырабатывающего электрические импульсы с частотой, пропорциональной скорости воздушного потока;
Цифровой измерительный прибор, регистрирующий импульсы и выдающий цифровую информацию о скорости воздушного потока.
Принципы работы анемометра АП-1 можно изучить с помощью лабораторной установки, схема которой приведена на рисунке 10 приложения А.
Цифровой измерительный прибор 2 выполнен в отдельном корпусе, в котором размещены плата преобразователя с индикаторами, батареи питания, разъём для подключения первичных преобразователей АП1-1 или АП1-2 и выпрямительного . На передней панели измерительного прибора 2 имеется окно 3 со светофильтром для цифровых индикаторов. Задняя крышка корпуса выполнена в виде съёмной кассеты для замены элементов питания. Питание анемометра осуществляется от восьми батарей аккумуляторного типа Д-0,26 с напряжением 9,6 В.
Интенсивность теплового излучения определяют актинометром (рис. 11 приложения А), на задней стенке которого расположены белые и зачерненные пластины, соединенные с термопарами. Принцип действия прибора основан на возбуждении электродвижущей силы термопарами вследствие того, что черные пластинки под воздействием лучистой энергии нагреваются до более высокой температуры, чем белые. Электродвижущая сила регистрируется гальванометром, шкала которого отградуирована в кал/см2 · мин.
Перед измерением интенсивности теплового излучения стрелку гальванометра нужно установить на нуль. После этого, открыв заднюю крышку, прибор установить перед источником теплового излучения так, чтобы лучи падали перпендикулярно к приемнику лучистой энергии.
Через 3-4 сек записывают показатели стрелки и убирают прибор, закрыв приемник крышкой. Допустимая величина лучистой энергии на рабочем месте - 0,5 кал/см 2 мин.
3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
3.1 Определение условий измерения параметров
Определить температуру воздуха по показанию сухого термометра психрометра ВИТ-1 и давление по барометру в Паскалях. Полученные данные (вид помещения, категорию работы по энергозатратам) занести в протокол №1 отчета.
3.2 Определение скорости движения воздуха
Скорость движения воздуха определить с помощью анемометров лабораторной установки (рис. 10 приложения А). Последовательность выполнения:
- выключателем 4 включить блок питания; создать воздушный поток, включив вентилятор 5 выключателем 6; занести в протокол №2 отчета показания стрелок анемометров в положении счетчика «выкл.», при вращении чашечек или крыльчатки вхолостую; установить регулятор оборотов вентилятора 7 в положение 1 для измерения крыльчатым анемометром, в положение II - для чашечного; одновременно включить секундомер и счетчик крыльчатого анемометра, во втором случае - чашечного на одну минуту; занести в протокол отчета; найти разность делений в минуту и, разделив ее на 60 с, определить дел/с; по тарировочному графику (рис. 8 и 9 приложения А) определить скорость движения в м/с и занести в протокол №2 отчета; одновременно со снятием показаний стрелок циферблата анемометра снять показания сухого и влажного термометров гигрометра ВИТ-1 занести в протокол №3 и определить значение относительной влажности при действии воздушного потока по таблице №1 приложения Б.
3.3 Определение относительной влажности
3.3.1 Определение относительной влажности по приборам
На основе изучения методики определения денного параметра микроклимата выполнить следующее практическое задание:
- снять показания сухого и влажного термометров гигрометра ВИТ-1 с воздушным потоком и без него и занести в протокол №3 отчета; по таблице, расположенной на панели прибора или таблице 1 приложения Б, определить значение относительной влажности и занести в протокол № 3 отчета;
Снять показания сухого и влажного термометров аспирационного психрометра и определить относительную влажность по психрометрической таблице 2 приложения Б. Данные занести в протокол №3 отчета.
3.3.2 Определение расчетного значения относительной влажности.
Относительная влажность φ определяется по формуле:
где qф - абсолютная влажность, г/кг;
fс - максимальное содержание водяных паров при температуре сухого термометра, г/кг (табл. 2).
Абсолютная влажность определяется по формуле:
qф = fв – а · (tc - tв) · Р,
где fв - максимальное содержание водяных паров при температуре влажного термометра, г/кг (табл. 2);
tc, tв - показания «сухого» и «влажного» термометров психрометра, Со;
Р - барометрическое давление, мм. рт. ст.;
а - психрометрический коэффициент (табл. 3);
Таблица 3
Значение психрометрического коэффициента (а)
Скорость воздуха, м/с | ||||||
Психрометрический коэффициент |
Последовательность расчета:
- рассчитать абсолютную влажность, для чего значение атмосферного давления, определенное по барометру в Па, перевести в мм. рт. ст. (1мм. рт. ст. = 133,322 Па); рассчитать относительную влажность по формуле, результат занести в протокол №3 отчета.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА И ИХ ОЦЕНКА
4.1. Форма отчета
Результаты определения параметров микроклимата занести в протоколы отчета.
Протокол №1
Условия измерения параметров микроклимата
Протокол №3
Относительная влажность воздуха
4.2. Оценка параметров микроклимата
4.2.1. Оценка результатов замеров
Для оценки соответствия параметров микроклимата заполнить протокол №4 отчета, сопоставить фактические значения с оптимальными и сделать выводы.
Протокол №4
Сравнение фактических параметров метеорологических
условий с нормами
4.2.2. Комплексная оценка параметров микроклимата
Для оценки влияния всех параметров микроклимата на организм человека комплексно существуют разные способы. Чаще всего используют метод, основанный на определении эквивалентно-эффективной температуры с помощью номограммы (приложение В) и сравнении соответствующих условий работы с зоной комфорта.
Эквивалентно-эффективной температурой (ЭЭТ) называется комплекс метеорологических условий, вызывающий одинаковый эффект и обусловленный тремя факторами: температурой, влажностью и скоростью движения воздуха.
Приведенная номограмма составлена для людей, одетых в одежду для комнатных условий, занятых сидячей или легкой мускульной работой при отоплении помещения конвекционным способом. На номограмме обозначены зоны комфорта (зона хорошего самочувствия) и линия комфорта.
Зона комфорта расположена между 17,2° и 21,2° при различных комбинациях температуры, влажности и скорости движения воздуха. В этих пределах (по всей очерченной площади) не менее чем 50% всех испытуемых людей чувствуют себя хорошо (комфортно). На номограмме градусы эффективной температуры нанесены на кривой, соответствующей скорости движения воздуха, равной нулю.
Эффективной температурой (ЭТ) называется комплекс метеорологических условий, вызывающий одинаковый эффект и обусловленный двумя факторами: температурой и влажностью воздуха.
Линия комфорта проходит внутри зоны комфорта в пределах 18,1°-18,9°, пересекая кривые скоростей движения воздуха и характеризуя собой приятное самочувствие не менее 95% из всех испытуемых лиц.
Эффективная и эквивалентно-эффективная температура вообще не являются реальной температурой, которую можно бы было наблюдать по какому-либо прибору. Обе эти величины являются функциями основных метеорологических факторов (температуры, влажности и скорости движения воздуха), а термины ЭТ и ЭЭТ введены лишь для выражения одинаково восприимчивого ощущения тепла или холода при различных комбинациях значений метеорологических факторов.
Для определения ЭЭТ на номограмме отмечают показания сухого и влажного термометров и соединяют их прямой линией. Точка пересечения ее с кривой, соответствующей скорости воздуха, показывает значение ЭЭТ, и ее положение относительно зоны комфорта. Если значение находится в пределах зоны комфорта, то весь исследуемый комплекс метеорологических условий обеспечивает нормальный тепловой обмен. Если значение находится вне зоны комфорта, то по номограмме определяют пути создания комфортных условий. Это достигается изменением одного или нескольких параметров.
Определив ЭЭТ по данным действительных условий протокола №4, сделать выводы о комфортности условий работы по микроклимату.
Контрольные вопросы
Какие факторы влияют на микроклимат? Какие параметры определяют метеоусловия рабочей зоны? Что называется абсолютной влажностью воздуха? Что называется относительной влажностью воздуха?
5. Какие приборы используют для измерения скорости движения воздуха?
6. Сущность терморегуляции и теплообмена.
7. От каких показателей зависит выбор норм параметров микроклимата?
Что учитывают при определении категории работы по тяжести? Принцип работы гигрометра ВИТ-1? Что понимается под эквивалентно-эффективной температурой? Зона и линия комфорта. Сущность этих понятий. Какова последовательность определения скорости движения воздуха? Каким прибором определяется тепловая лучистая энергия? Что измеряют термографом и барографом? Принцип их работы.
15. Перечислить приборы для измерения относительной влажности.
16. Какой документ определяет гигиенические нормы микроклимата?
Список использованной литературы
ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. Беляков по охране труда.- 2 изд., перераб. и доп.-М.: Колос,.-2002 С. 6-24 Каспаров труда и промышленная санитария.- М.: Медицина,.- 1977.- С. 106-128 Р 2.2.2006-05. Гигиена труда. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Рис. 10. Лабораторная установка для определения скорости движения воздуха с помощью анемометра АП-1
1 - анемометры; 2 - цифровой измерительный прибор; 3 - окно для цифровых индикаторов; 4 - выключатель блока питания; 5 - вентилятор; 6 - выключатель вентилятора; 7 - регулятор оборотов вентилятора
Рис. 11. Актинометр
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ЛЕКЦИЯ 7.
Микроклимат производственной среды определяется сочетанием следующих основных парметров: температурой воздуха, о С; относительной влажностью, %; скоростью движения или подвижности воздуха, м/с.
Температура воздуха – является одним из ведущих факторов, определяющих метеорологические условия.
Подавляющее большинство производственных процессов сопровождается выделением тепла (теплота выделяется при переходе электрической энергии в тепловую, при трении движущихся частей машин). Источниками тепла являются нагретые поверхности трубопроводов, стенок котельных агрегатов, нагревательных печей и т.д. Все они, распространяя тепло, увеличивают температуру окружающего воздуха. Большую долю в общий баланс тепла, особенно в летнее время, вносит энергия солнечного излучения (измеряется температура термометром). Другим важным параметром микроклимата является влажность воздуха.
Относительная влажность – это отношение содержания водяных паров в 1 м 3 воздуха к их максимально возможному содержанию при той же температуре. Влажность влияет на общее состояние человека, затрудняя или облегчая теплообмен между организмом и окружающей средой (при большой влажности воздуха теплоотдача путём испарения влаги с поверхности тела уменьшается, что может привести к перегреванию организма). Для измерения влажности воздуха используют психрометр или гигрометр.
Психрометр состоит из «сухого» и «влажного» термометров. На основании разностей показаний сухого и влажного термометров по психометрической таблице определяют относительную влажность воздуха.
Гигрометр (волосяной) основан на свойстве волоса укорачиваться при уменьшении влажности воздуха.
В понятие микроклимат производственных помещений входит также скорость движения воздуха. Влияние этого фактора на организм человека может иметь положительную и отрицательную стороны: небольшие скорости движения воздуха способствуют испарению влаги с поверхности тела, улучшая теплообмен между организмом и окружающей средой, а при движении воздуха с большими скоростями возникают сквозняки, приводящие к увеличению числа простудных заболеваний среди работающих.
Скорость движения воздуха определяется чашечным анемометром . Принцип работы анемометра основан на вращении потоком воздуха крестовины с чашками – полушарами. Скорость вращения крестовины зависит от скорости движения воздуха, поэтому подсчитывают число оборотов крестовины за контрольное время, а затем количество оборотов выводят на циферблат анемометра и определяют скорость движения воздуха.
Влияние метеорологических факторов на организм человека необходимо рассматривать в их совокупности.
Параметры микроклимата могут меняться в очень широких пределах. При благоприятных сочетаниях параметров микроклимата человек испытывает состояние теплового комфорта, при неблагоприятных – организм человека стремиться сохранить постоянство температуры тела за счёт терморегуляции.
Отклонение параметров микроклимата от оптимального может быть причиной ряда физиологических нарушений в организме человека. Например, высокая температура воздуха в сочетании с малой подвижностью его вызывает ощущение жары, а в сочетании с высокой относительной влажностью способствует перегреванию организма, что может привести к тепловому удару. При пониженной температуре воздуха и высокой скорости его движения наступает переохлаждение организма, которое приводит к простудным заболеваниям.
В соответствии с санитарными нормами СН245-71 и ГОСТом 12.1.005-88 ССБТ. «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования» устанавливаются оптимальные и допустимые метеороло-гические условия в рабочей зоне производственной среды с учётом:
1. Время года – холодный и переходный периоды со среднесуточной температурой воздуха ниже + 10 °С; тёплый период – выше + 10 °С;
2. Тяжесть физической работы – все работы по тяжести подразделяются на три категории: к лёгким физическим работам (категория I) относятся работы, не требующие систематического физического напряжения при затратах энергии человеком не более 172 Вт; к работам средней тяжести (категория II a) относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, не требующие перемещения тяжестей, с энергозатратами от 172 до 232 Вт; к работам средней тяжести (категория II б) относятся работы, связанные с ходьбой и переносом небольших тяжестей (до 10 кг), с энергозатратами от 232 до 293 Вт; к тяжёлым физическим работам (категория III) относятся работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с переносом значительных (более 10 кг) тяжестей, с энергозатратами более 293 Вт.
3. Тепловая характеристика производственного помещения – все производственные помещения делятся на помещения с незначительнымиизбытками явной теплоты, не превышающими 23 Вт/м 3 и значительнымиизбытками явной теплоты – более 23 Вт/м 3 .
При оптимальных параметрах микроклимата обеспечивается тепловой комфорт и высокая работоспособность человека, при допустимых значениях параметров микроклимата может наблюдаться временное понижение работоспособности человека, которое быстро нормализуется, не вызывая нарушения здоровья человека.
Оптимальные значения параметров микроклимата с учётом избытков явной теплоты, тяжести выполняемой работы и сезонов года приведены в таблице.
