Воздействие параметров микроклимата на организм человека

43

Введение

Необходимым условием эффективной производственной деятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий (микроклимата) в помещениях.

Микроклимат -- комплекс физических факторов внутренней среды помещений, оказывающий влияние на тепловой обмен организма и здоровье человека. К микроклиматическим показателям относятся температура, влажность и скорость движения воздуха, температура поверхностей ограждающих конструкций, предметов, оборудования, а также некоторые их производные (градиент температуры воздуха по вертикали и горизонтали помещения, интенсивность теплового излучения от внутренних поверхностей).

Микроклимат представляет собой комплекс физических факторов, оказывающих влияние на теплообмен человека с окружающей средой, его тепловое состояние и определяющих самочувствие, работоспособность, здоровье и производительность труда. На формирование производственного микроклимата влияют технологический процесс, климат местности, сезон года, условия отопления и вентиляции.

На (рисунке 1) приведена классификация производственного микроклимата.

Метеорологические условия рабочей среды (микроклимат) оказывают влияние на процесс теплообмена и характер работы. Микроклимат характеризуется температурой воздуха, его влажностью и скоростью движения, а также интенсивностью теплового излучения. Длительное воздействие на человека неблагоприятных метеорологических условий резко ухудшает его самочувствие, снижает производительность труда и приводит к заболеваниям.

Рисунок 1 ? Виды производственного микроклимата

Показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:

· Температура воздуха, °С;

· Температура поверхностей ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, технологическое оборудование и т.д.)°С;

· Относительная влажность воздуха, %;

· Скорость движения воздуха, м/с;

· Интенсивность теплового облучения, Вт/

Если работа выполняется на открытом воздухе, то метеорологические условия определяются климатическим поясом и сезоном года. Однако и в этом случае в рабочей зоне создается определенный микроклимат.

1. Физиологическое действие метеорологических условий на организм человека

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Ее количество зависит от степени физического напряжения в определенных климатических условиях и составляет от 85 Дж/с (в состоянии покоя) до 500 Дж/с (при тяжелой работе). Для того чтобы физиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву либо к переохлаждению организма и как следствие потери трудоспособности, быстрой утомляемости, потери сознания и тепловой смерти.

В организме человека непрерывно протекают окислительные процессы, сопровождающиеся образованием тепла. Вместе с тем непрерывно происходит и отдача тепла в окружавшую среду. Совокупность процессов, обуславливающих теплообмен человека с окружающей средой, называется терморегуляцией.

Сущность терморегуляции заключается в следующем. В обычных условиях в организме человека поддерживается постоянное соотношение между приходом и расходом тепла, благодаря чему температура тела сохраняется на уровне 36...З7°С, необходимом для нормального функционирования организма. При понижении температуры воздуха организм человека реагирует на это сужением поверхностных кровеносных сосудов, в результате чего уменьшается приток крови к поверхности тела и температура их снижается. Это сопровождается уменьшением разности температур между воздухом и поверхностью тела и, следовательно, уменьшением теплоотдачи. При повышении температуры воздуха терморегуляция вызывает в организме человека обратные явления.

Тепло с поверхности тела человека, отдаётся путем излучения, конвекции и испарения.

Под излучением понимается поглощение лучистого тепла организма человека окружающими его твердыми телами (пол, стены, оборудование), если их температура ниже температуры поверхности тела человека.

Конвекция -- непосредственная отдача тепла поверхности тела менее нагретым притекающим к нему слоям воздуха. Интенсивность теплоотдачи при этом зависит от площади поверхности тела, разности температуры тела и окружающей среды и скорости движения воздуха.

Испарение пота с поверхности тела также обеспечивает отдачу тепла организмом окружающей среде. На испарение 1г влаги требуется около 0,6 ккал тепла (2,5 кДж).

Тепловое равновесие организма также зависит от наличия вблизи рабочих мест сильно нагретых поверхностей оборудования или материалов (печи, раскаленный металл и т.д.). Такие поверхности отдают при излучении тепло менее нагретым поверхностям и человеку. Самочувствие человека, не защищенного от воздействия тепловых лучей, будет зависеть от интенсивности облучения и его продолжительности, а также от площади облучаемой поверхности кожи. Длительное облучение даже небольшой интенсивности может привести к ухудшению самочувствия.

Наличие в помещении холодных поверхностей также отрицательно влияет на человека, увеличивая отдачу тепла излучением с поверхности его тела. В результате этого у человека появляется озноб и ощущение холода. При низкой температуре окружающей среды теплоотдача организма усиливается, теплообразование не успевает компенсировать потери. Кроме того, переохлаждение организма в течение длительного времени может привести к простудным заболеваниям и ревматизму.

На тепловое равновесие человека существенное влияние оказывает влажность окружающего воздуха и степень его подвижности. Наиболее благоприятные условия для теплообмена при прочих равных условиях создаются при влажности воздуха 40...60% и температуре около +18°С. Воздушная среда характеризуется значительной сухостью при ее влажности ниже 40%, а при влажности воздуха выше 60% -- повышенной влажностью. Сухой воздух вызывает повышенное испарение влаги с поверхности кожного покрова, слизистых оболочек организма, поэтому у человека возникает ощущение сухости этих участков. И, наоборот, при повышенной влажности воздуха испарение влаги с поверхности кожи затруднено.

Подвижность воздуха в зависимости от его температуры может по-разному влиять на самочувствие человека. Температура движущегося воздуха должна быть не выше +З5°С. При низкой температуре движение воздуха ведет к переохлаждению организма вследствие повышения теплоотдачи путем конвекции, что подтверждается характерным примером: человек легче переносит холод при неподвижном воздухе по сравнению с ветреной погодой при той же температуре. При температуре воздуха выше +35°С единственным путем теплоотдачи с поверхности тела человека является практически испарение.

В горячих цехах, а также на отдельных рабочих местах температура воздуха может доходить до 30...40°С. В таких условиях значительная часть тепла отдается за счет испарения пота. Организм человека в таких условиях может за смену терять до 5...8л воды путем потоиспарения, что составляет 7...10% веса тела. При потении человек теряет большое количество солей, витаминов, жизненно важных для организма. Организм человека обезвоживается и обессоливается.

Постепенно он перестает справляться с отдачей тепла, что приводит к перегреву тела человека. У человека появляется ощущение слабости, вялости. Его движения замедляются, а это приводит, а свою очередь, к снижению производительности труда.

С другой стороны, нарушение водно-солевого состава организма человека сопровождается нарушением деятельности сердечнососудистой системы, питания тканей и органов, сгущением крови. Это может привести к «судорожной болезни», характеризующейся появлением резких судорог, преимущественно в конечностях. Температура тела при этом повышается незначительно, или не повышается вовсе. Меры первой помощи при этом направлены на восстановление водно-солевого баланса и заключаются в обильном введении жидкости, в отдельных случаях -- во внутривенном или подкожном введении физиологического раствора в сочетании с глюкозой. Большое значение при этом имеет также покой и ванны.

Резкие нарушения теплового баланса вызывают заболевание, называемое тепловой гипертермией, или перегревом. Это заболевание характеризуется повышением температуры тела до +40...41°С и выше, обильным потоотделением, значительным учащением пульса и дыхания, резкой слабостью, головокружением, потемнением в глазах, шумом в ушах, иногда помрачением сознания. Меры первой помощи при этом заболевании сводятся, в основном, к предоставлению заболевшему условий, способствующих восстановлению теплового баланса: покой, прохладные души, ванны.

Микроклимат по степени его влияния на тепловой баланс человека подразделяется на нейтральный, нагревающий, охлаждающий.

Нейтральный микроклимат - такое сочетание параметров микроклимата, которое при воздействии на человека в течение рабочей смены обеспечивает тепловой баланс организма, при котором разность между величиной теплопродукции и суммарной теплоотдачей находится в пределах ±2 Вт, а доля теплоотдачи испарением влаги не превышает 30%.

Охлаждающий микроклимат - сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место превышение суммарной теплоотдачи в окружающую среду над величиной теплопродукции организма, приводящее к образованию общего или локального дефицита тепла в теле человека (> 2 Вт).

Нагревающий микроклимат - сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место изменение теплообмена человека с окружающей средой, проявляющееся в накоплении тепла в организме (> 2 Вт) или в увеличении доли потерь тепла испарением влаги (> 30%).

2. Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека

Параметры температура окружающих предметов и интенсивность физического нагревания организма характеризуют конкретную производственную обстановку и отличаются большим разнообразием. Остальные параметры - температура, скорость, относительная влажность и атмосферное давление окружающего воздуха - получили название параметров микроклимата.

Параметры микроклимата воздушной среды, которые обуславливают оптимальный обмен веществ в организме и при которых нет неприятных ощущений и напряжённости системы терморегуляции организма, называют комфортными или оптимальными.

Условия, при которых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называются дискомфортными.

Методы снижения неблагоприятных воздействий в первую очередь производственного микроклимата осуществляются комплексом технологических, санитарно-технических, организационных и медико-профилактических мероприятий. В эти мероприятия входит вентиляция, теплоизоляция поверхностей источников теплового излучения (печей, трубопроводов с горячими газами и жидкостями), замена старого оборудования на более современное, применение коллективных средств защиты (экранирование рабочих мест либо источников, воздушные душирования и т.д.) и др.

2.1 Охлаждение организма

Охлаждение организма - состояние организма, вызванное воздействием холода, и характеризующееся общими и местными реакциями.

В условиях преобладания теплоотдачи над теплопродукцией охлаждение приводит к снижению температуры тела, или гипотермии (для человека 35° и ниже). Охлаждение может вызвать замерзание, под которым понимают патологическую гипотермию, сопровождающуюся тяжелыми расстройствами функций организма вплоть до его гибели.

Скорость и глубина охлаждения зависят от силы и длительности воздействия холода, а также от состояния организма и условий, в которых он находится. Охлаждению способствуют сильный ветер, высокая влажность, неподходящая одежда, а также тяжелая травма, кровопотеря, утомление, голодание, алкогольное опьянение; в то же время охлаждение усугубляет последствия указанных и других патогенных воздействий. Особенно быстро охлаждается человек при попадании в холодную воду. В ряде случаев при этом возможно развитие так называемого холодового шока, в патогенезе которого основное значение имеют не гипотермия, а перевозбуждение ЦНС вследствие сильного раздражения рецепторов кожи холодной водой, эмоционального стресса, а также внезапный спазм сосудов и ишемия головного мозга. Смерть при холодовом шоке наступает еще до критического снижения температуры тела.

Рисунок 2 - График зависимости активности человека от времени охлаждения

Различают следующие четыре стадии охлаждения: компенсаторную, при которой температура тела еще не снижена; адинамическую, сопорозную, коматозную, при которых температура тела, измеряемая в прямой кишке, составляет соответственно 35-30°, 29-25°, 24° и ниже. Снижение температуры тела до 17-18° является смертельным.

В первой стадии пострадавшие могут быть возбуждены, у них развиваются озноб, мышечная дрожь, "гусиная кожа", тахикардия, повышение АД.

Во второй стадии наблюдаются заторможенность или эйфория, головная боль, головокружение, резкое снижение двигательной активности; при этом дыхание, пульс и АД существенно не изменены.

Для третьей стадии характерны более выраженная общая заторможенность вплоть до сопора, редкое, поверхностное дыхание, брадикардия, снижение АД.

В четвертой стадии сознание утрачено, возможны непроизвольные движения и судорожные сокращения мышц, дыхание поверхностное, очень редкое, АД резко понижено.

Таблица 1 - Реакция организма на охлаждение

Фаза	Температура внутренних органов, °С	Физиологическая реакция	Психологическая реакция
Нормальная	37	Нормальная температура тела	Ощущение тепловой нейтральности
	36	Сужение сосудов, холодные руки и ноги	Дискомфорт
Начальная гипотермия	35 - 34	Интенсивное дрожание, уменьшение физиологической работоспособности	Умственная деятельность затруднена, потеря ориентация, апатия
	33	Суетливость	Умственная и эмоциональная усталость
Умственная гипотермия	32	Жесткость мышечного тонуса	Прогрессирующая форма беспамятства, галлюцинации
	31	Слабое дыхание
	30		Затемнение сознания
	29	Никаких проявлений нервной деятельности, частота сердечных сокращений уменьшается и почти сходит на нет	Оцепенение

Медпомощь зависит от степени охлаждения и характера расстройств жизнедеятельности организма. В первой стадии достаточно прекратить воздействие холода. Во второй стадии, помимо этого, необходимо активное согревание пострадавшего (теплое питье, грелки и т. п.). В третьей и четвертой стадиях пострадавший нуждается в неотложной помощи. Основные усилия при этом сосредоточивают на поддержании дыхания и кровообращения, предупреждении дальнейшего охлаждения и согревании организма; в первую очередь устраняют западение языка, отсасывают слизь изо рта и глотки, вводят воздуховод, обеспечивают ингаляцию кислорода. В случае остановки дыхания и сердечной деятельности необходимо проведение всего комплекса реанимационных мероприятий. Как можно раньше следует начать активное согревание пострадавшего. Его укутывают в теплые одеяла, переводят в теплое помещение. Наиболее эффективно согревание в ванне с теплой водой (37°). Допустимо использование грелок, электроодеял, рефлекторов. В ряде случаев согревание целесообразно проводить в условиях поверхностной общей анестезии, миорелаксации и искусственной вентиляции легких, что требует участия врача-анестезиолога. Во время согревания капельно-внутривенно вливают подогретые растворы глюкозы, хлорида натрия, полиглюкина или реополиглюкина. Активное согревание прекращают, когда температура в прямой кишке повышается до 34-33°. Одновременно с выведением пострадавшего из состояния гипотермии осуществляют профилактику и лечение осложнений, т. к. охлаждение организма способствует возникновению бронхита, пневмонии, нефрита, обострению хронических воспалительных заболеваний.

2.2 Перегрев

Напряжение различных функциональных систем организма человека при воздействии температур воздуха более 30°С приводит к нарушению состояния здоровья, снижению работоспособности и производительности труда.

Для человека определены максимально переносимые температуры в зависимости от длительности их воздействия. Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты около 116°С. Существенное значение имеет равномерность температуры, которая не должна выходить за пределы ±5°С. Длительное воздействие высокой температуры, особенно в сочетании с повышенной влажностью, может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию перегревания организма выше допустимого уровня - гипотермии. Появляются нарастающая слабость, головная боль, шум в ушах, искажение цветового восприятия (окраска всего в красный или зеленый цвет), тошнота, рвота, температура тела повышается до 38…39°С. Кожа сначала краснеет, потом бледнеет и покрывается «холодным» потом. Частота сердечных сокращений увеличивается. В тяжелых случаях гипертермия протекает в форме теплового удара, который сопровождается потерей сознания. Даже при раннем выявлении каждый 5 случай является смертельным.

Судорожная болезнь является следствием нарушения водно-солевого баланса при действии высоких температур. Характеризуется слабостью, головной болью, резкими судорогами, преимущественно в конечностях. При оказании первой помощи необходимо внутривенное или подкожное введение физиологического раствора NaCl, лучше в сочетании с глюкозой.

Солнечный удар возникает в результате интенсивного прямого облучения головы при работе на открытом воздухе. При солнечном ударе на первый план выступает нарушение функции головного мозга (отек оболочек и ткани мозга), возникающее за счет местного перегревания не защищенной от солнца головы. Температура тела нормальная или слегка повышена. Симптомами солнечного удара являются головная боль, головокружение, беспокойство, шум в ушах, расстройство зрения, тошнота, рвота.

Особенно подвержены тепловым ударам люди, имеющие массу тела выше нормы. Существует линейная связь между превышением массы тела и относительной вероятностью смерти от теплового удара.

При оказании первой помощи необходимо принять быстрые меры к охлаждению организма, чему способствуют покой, свежий воздух, прохладные душ, ванна и обильное питье.

2.3 Влажность воздуха

Влажность воздуха определяется содержанием в нем водяных паров и измеряется в абсолютных и относительных единицах. Различают максимальную, абсолютную и относительную влажность.

Абсолютная влажность - содержание водяных паров в воздухе, выраженное в мм. рт. ст или в граммах на 1 кубический метр воздуха.

Максимальная - максимально возможное содержание водяных паров в воздухе при данной температуре (состояние насыщения). Чем выше температура воздуха, тем больше требуется водяных паров для полного его насыщения.

Влажность воздуха в рабочей зоне выражают в величинах относительной влажности, поскольку она показывает степень насыщения воздуха парами влаги. Относительная влажность - отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах.

Физиологически оптимальной является относительная влажность в пределах 40…60%. Повышенная влажность воздуха (более 75..80%) в сочетании с низкими температурами оказывает значительное охлаждающее действие. А в сочетании с высокими (более 30°С) температурами способствует перегреванию организма, так как при этом почти вся выделяемая организмом человека теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое «проливное» течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу.

Недостаточная влажность воздуха (менее 25%) также неблагоприятна для человека, так как приводит к интенсивному испарению влаги со слизистых оболочек, их пересыханию и растрескиванию.

2.4 Подвижность воздуха

Подвижность воздуха - один из параметров, характеризующих микроклимат на рабочих местах.

Человек начинает ощущать движение воздуха при его скорости примерно 0,1 м/с. Легкое движение воздуха при обычных температурах способствует хорошему самочувствию, сдувая обволакивающий человека, насыщенный водяными парами и перегретый слой воздуха.

В то же время большая скорость движения воздуха, особенно в условиях низких температур, вызывает увеличение теплопотерь конвекцией и испарением и ведет к сильному охлаждению организма. Особенно неблагоприятно действует сильное движение воздуха при работах на открытом воздухе в зимних условиях.

Скорость движения воздуха измеряют при помощи анемометров.

2.5 Тепловое излучение

Тепловое излучение (инфракрасное излучение) свойственно любым телам, температура которых выше абсолютного нуля.

Инфракрасное излучение починяется ряду важных в гигиеническом отношении закономерностей.

По закону Стефана-Больцмана мощность излучения (теплоотдача) прямо пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры тела:

где: Е - теплоотдача, Вт/м², К - постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67*10^-8 Вт/м²К, Т - абсолютная температура, К.

В соответствии с этим законом даже небольшое увеличение температуры тела приводит к значительному росту отдачи тепла излучением.

С увеличением температуры тела измеряется длина волны: максимум энергии излучения смещается в сторону более коротких волн, подчиняясь закону смещения Вина:

где - длина волны в микрометрах, соответствующая максимуму излучения, 0,29 - постоянная величина, Т_и - температура излучающей поверхности.

В горячих цехах промышленных предприятий (металлургических, стекольных и др.) большинство технологических процессов протекает при температурах, значительно превышающих температуру воздуха окружающей среды. Нагретые поверхности излучают в пространство потоки лучистой энергии. Тепловое воздействие облучения на организм человека зависит от длины волны и интенсивности потока излучения, величины облучаемого участка тела, длительности облучения, угла падения лучей, вида одежды человека. У большинства производственных источников максимум энергии приходится на инфракрасные лучи с длиной волны 0,78…1,4 мкм. Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном тепловое воздействие. Они плохо задерживаются кожей, глубоко проникают в биологические ткани, вызывая повышение их температуры. Например, длительное облучение такими лучами глаз приводит к помутнению хрусталика (профессиональной катаракте). Под влиянием теплового облучения в организме происходят биохимические сдвиги, уменьшается кислородная насыщенность крови, понижается венозное давление, замедляется кровоток и как следствие наступает нарушение деятельности сердечнососудистой и нервной системы.

3. Терморегуляция организма человека

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:

1. через органы дыхания - около 5%,

2. излучением - 40%,

3. конвекцией - 30%,

4. испарением - 20%,

5. 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:

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_в<t_r, 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 (несенсибельная перспирация) и потоотделения (сенсибельная 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 370,5 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.

3.1 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 сердечнососудистую 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.

3.2 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.

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.

4.Гигиеническое нормирование производственного микроклимата

Нормы производственного микроклимата установлены системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН 2.24.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений". Они едины для всех производств и всех климатических зон с некоторыми незначительными отступлениями.

В этих нормах отдельно нормируется каждый компонент микроклимата в рабочей зоне производственного помещения: температура, относительная влажность, скорость воздуха в зависимости от способности организма человека к акклиматизации в разное время года, характера одежды, интенсивности производимой работы и характера тепловыделений в рабочем помещении.

В рабочей зоне производственного помещения согласно ГОСТ 12.1.005-88 могут быть установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия.

4.1 Оптимальные условия микроклимата

Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.

Оптимальные величины показателей микроклимата необходимо соблюдать на рабочих местах производственных помещений, на которых выполняются работы операторского типа, связанные с нервно-эмоциональным напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и др.).

Оптимальные параметры микроклимата на рабочих местах должны соответствовать величинам, приведенным в табл.2, применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый периоды года.

Перепады температуры воздуха по высоте и по горизонтали, а также изменения температуры воздуха в течение смены при обеспечении оптимальных величин микроклимата на рабочих местах не должны превышать 2° C и выходить за пределы величин, указанных в табл. 2. для отдельных категорий работ.

Оптимальные условия микроклимата создаются для постоянных рабочих мест.

Таблица 2 - Оптимальные величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.

Период года	Категория работ	Температура воздуха, 0 С	Относительная влажность, %	Скорость движения, м/с
Холодный период года	Легкая I-а	22-24	60-40	0,1
	Легкая I-б	21-23	60-40	0,1
	Средней тяжести II-а	19-21	60-40	0,2
	Средней тяжести II-б	17-19	60-41	0,2
	Тяжелая III	16-18	60-42	0,3
Теплый период года	Легкая I-а	23-25	60-43	0,1
	Легкая I-б	22-24	60-44	0,2
	Средней тяжести II-а	21-23	60-45	0,3
	Средней тяжести II-б	20-22	60-46	0,3
	Тяжелая III	18-20	60-47	0,4

4.2 Допустимые условия микроклимата

Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины. Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 3. применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый периоды года. При обеспечении допустимых величин микроклимата на рабочих местах:

1. перепад температуры воздуха по высоте должен быть не более 3° C;

2. перепад температуры воздуха по горизонтали, а также ее изменения в течение смены не должны превышать:

· при категориях работ Iа и Iб - 4° C;

· при категориях работ IIа и IIб - 5° C;

· при категории работ III - 6° C.

При этом абсолютные значения температуры воздуха не должны выходить за пределы величин, указанных в табл. 3. для отдельных категорий работ.

Таблица 3 - Допустимые величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.

Период года	Категория работ	Температура воздуха,0С	Относительная влажность(%) на рабочих местах постоянных и не постоянных	Скорость движения(м/с) на всех рабочих местах
		Верхняя граница	Нижняя граница
		На постоянных рабочих местах	На непостоянных рабочих местах	На постоянных рабочих местах	На непостоянных рабочих местах
Холодный период года	Легкая Iа	25	26	21	18	75	не более 0.1
	Легкая Iб	24	25	20	17	75	не более 0.2
	Средней тяжести IIа	23	24	17	15	75	не более 0.3
	Средней тяжести IIб	21	23	15	13	75	не более 0.4
	Тяжелая III	19	20	13	12	75	не более 0.5
Теплый период года	Легкая Iа	28	30	22	20	55 при 280 С	0.2-01
	Легкая Iб	28	30	21	19	60 при 270 С	0.3-0.4
	Средней тяжести IIа	28	29	18	17	65 при 260 С	0.4-0.2
	Средней тяжести IIб	27	29	15	15	70 при 250 С	0.5-0.2
	Тяжелая III	26	28	15	13	75 при 240 С	0.6-0.5

Для оценки сочетанного действия параметров микроклимата (температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения) в целях осуществления мероприятий по защите работающих от возможного перегревания рекомендуется использовать интегральный показатель тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс).

4.3 Определение индекса тепловой нагрузки среды (ТНС-индекса)

Индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс) является эмпирическим показателем, характеризующим сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата (температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения).

ТНС-индекс определяется на основе величин температуры смоченного термометра аспирационного психрометра (t_вл) и температуры внутри зачерненного шара (t_ш).

Температура внутри зачерненного шара измеряется термометром, резервуар которого помещен в центр зачерненного полого шара; отражает влияние температуры воздуха, температуры поверхностей и скорости движения воздуха. Зачерненный шар должен иметь диаметр 90 мм, минимально возможную толщину и коэффициент поглощения 0,95. Точность измерения температуры внутри шара ±0,5°С.

ТНС-индекс рассчитывается по уравнению:

Где t_вл - температура смоченного термометра аспирационного психрометра; t_ш - температура внутри зачерненного шара, имеющего диаметр 90 мм, минимально возможную толщину и коэффициент поглощения 0,95; t_ш отражает влияние температуры воздуха, температуры поверхностей и скорости движения воздуха.

ТНС-индекс рекомендуется использовать для интегральной оценки тепловой нагрузки среды на рабочих местах, на которых скорость движения воздуха не превышает 0,6 м/с, а интенсивность теплового облучения - 1200 Вт/м2.

Метод измерения и контроля ТНС-индекса аналогичен методу измерения и контроля температуры воздуха (п.п. 7.1-7.6 настоящих Санитарных правил).

Значения ТНС-индекса не должны выходить за пределы величин, рекомендуемых в табл. 4.

Таблица 4 - Рекомендуемые величины интегрального показателя тепловой нагрузки среды (ТНС-индекса) для профилактики перегревания организма.

Категория работ по уровню энергозатрат	Величины интегрального показателя, °С
Iа	22,2…26,4
Iб	21,5…25,8
IIа	20,5…25,1
IIб	19,5…23,9
III	18,0…21,8

4.4 Время работы при температуре воздуха на рабочем месте выше или ниже допустимых величин

В целях защиты работающих от возможного перегревания или охлаждения, при температуре воздуха на рабочих местах выше или ниже допустимых величин, время пребывания на рабочих местах (непрерывно или суммарно за рабочую смену) должно быть ограничено величинами, указанными в табл. 5 и табл. 6.

Таблица 5 - Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха выше допустимых величин

Температура воздуха на рабочем месте,°С	Время прибивания, не более при категориях работ, ч
	Iа-Iб	IIа-IIб	III
32,5	1	-	-
32,0	2	-	-
31,5	2,5	1	-
31,0	3	2	-
30,5	4	2,5	1
30,0	5	3	2
29,5	5,5	4	2,5
29,0	6	5	3
28,5	7	5,5	4
28,0	8	6	5
27,5	-	7	5,5
21,0	-	8	6
26,5	-	-	7
26,0	-	-	8

Таблица 6 - Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха ниже допустимых величин

Температура воздуха на рабочем месте, °С	Время прибивания, не более при категориях работ, ч
	Iа	Iб	IIа	IIб	III
6	-	-	-	-	1
7	-	-	-	-	2
8	-	-	-	1	3
9	-	-	-	2	4
10	-	-	1	3	5
11	-	-	2	4	6
12	-	1	3	5	7
13	1	2	4	6	8
14	2	3	5	7	-
15	3	4	6	8	-
16	4	5	7	-	-
17	5	6	8	-	-
18	6	7	-	-	-
19	7	8	-	-	-
20	8	-	-	-	-

Среднесменная температура воздуха рассчитывается по формуле:

где - температура воздуха (°С) на соответствующих участках рабочего места;

- время (ч) выполнения работы на соответствующих участках рабочего места;

8 - продолжительность рабочей смены (ч).

Остальные показатели микроклимата (относительная влажность воздуха, скорость движения воздуха, температура поверхностей, интенсивность теплового облучения) на рабочих местах должны быть в пределах допустимых величин.

5. Приборы для измерения параметров микроклимата

Измерение параметров микроклимата проводится на рабочих местах и рабочей зоне в начале, в середине и в конце рабочей смены. При колебаниях микроклиматических условий, связанных с технологическим процессом и другими причинами измерения, проводятся с учетом наибольших и наименьших величин термических нагрузок на протяжении рабочей смены.

Измерения выполняются не менее 2-х раз в год (в теплые и холодные периоды года) санитарным надзором, а также, при принятии в эксплуатацию нового технологического оборудования, внесении технических изменений в конструкцию действующего оборудования, организации новых рабочих мест и т. д.

При проведении измерений в холодный период года температура наружного воздуха не должна превышать среднюю расчетную температуру, в теплый период - не ниже средней расчетной температуры, принятой для отопления и кондиционирования согласно оптимальным и допустимым параметрам.

Измерение параметров микроклимата на рабочих местах проводятся на высоте 0,5-1,0 м. от пола - при работе сидя, 0,5м. от пола - при работе стоя.

В помещении с большой плотностью рабочих мест при отсутствии источников локального тепловыделения, охлаждения и влаговыделения измерения проводятся, равномерно по всему помещению. При этом, в помещении до 100 м² должно быть не менее 4х зон оценки, а площадью до 400 м² - не менее 8. В помещениях площадью свыше 400 м² - количество замеров определяется расстоянием между ними, которое не превышает 10 м.

При наличии нескольких источников инфракрасного излучения на рабочем месте производится определение направления максимума потока от источника. Измерения выполняются через каждые 30-45⁰С вокруг рабочего места для определения максимального облучения. При этом, приемник прибора располагают перпендикулярно падающему потоку энергии.

5.1 Приборы для измерения температуры

Для измерения температуры воздуха в обычных условиях применяются термометры ртутные или спиртовые. При измерении температуры выше 0⁰С следует пользоваться ртутными термометрами, т.к. ртуть при нагревании расширяется равномерно, а спирт - неравномерно. При температуре ниже 0⁰С ртуть густеет, поэтому рекомендуется применять спиртовые термометры. В случае необходимости регистрации температуры окружающего воздуха во времени, применяются термографы. Приемной частью термографов М-16С и М-16Н является изогнутая биметаллическая пластинка, связанная при помощи рычага и стрелки с пером. Запись температуры проводится на ленте, опоясывающей барабан, продолжительность одного оборота составляет для М-16С - 26 ч, для М-16Н - 176 ч. Для измерения температур при наличии тепловых излучений применяют парные термометры.

Термоанемометры типа ТА-8М и ЭА-2М используется как для определения температуры, так и для определения скорости движения воздуха.

Интенсивность тепловых излучений можно определить актинометром, принцип работы которого основан на термоэлектрическом эффекте (при неравенстве температур в контактах замкнутой электрической цепи возникает ток, величина которого пропорциональна разности температур на термопарах) или парном термометре.

Приборы для измерения температуры воздуха не должны обладать погрешностью более 5% при измерении продолжительностью не более 5 мин.

5.2 Приборы для измерения влажности воздуха

Для измерения влажности применяется психрометры, которые состоят из двух ртутных термометров: сухого и влажного. Резервуар влажного термометра окутан марлей или другой гигроскопической материей, конец которой опущен в воду. За счет испарения влаги температура на влажном термометре понижается. Отличие в показаниях влажного и сухого термометров тем больше чем меньше относительная влажность и обусловлено отводом тепла от влажного термометра за счет испарения влаги. Только при относительной влажности равной 100% показания термометров совпадают.

Относительную влажность определяют по выведенным формулам пересчета или номограмме, зная показания холодного и влажного термометров.

Рис. Приборы для измерения параметров микроклимата

а -- термограф: 1.-- барабан; 2 --указатель; 3 -- пластина биметаллическая; б -- психрометр Августа: 1 -- «сухой» термометр; 2 -- «влажный» термометр; 3 -- марля; 4 -- кювета с водой; в -- аспирационный психрометр; г -- чашечный анемометр.

Для прямого определения относительной влажности используют гигрометры, принцип работы которых основан на способности человеческого волоса, изменять свою длину во влажном и сухом воздухе. Для регистрации изменения относительной влажности во времени используют самопишущие приборы и гигрографы.

Рис. Термоанемометр:

1 - датчик; 2 - термопара; 3 - реостат; 4 - батарея нагрева; 5 -гальванометр.

5.3 Приборы для измерения скорости движения воздуха

Замер скорости движения воздуха проводят различными видами анемометров: крыльчатыми, типа АСО-3 (скорость потока от 0,3 до 0,5 м/с), чашечными, типа МС-13 и индукционными, типа АРН-49 (скорость в пределах 1-20 м/с), термоанемометрами и кататермометрами (скорость не больше 0,5м/с). Термоанемометры позволяют измерять незначительные колебания потоков воздуха и температуры по объему помещения.

Для измерения интенсивности теплового излучения используют актинометры и радиометры.

Измерение абсолютного давления воздуха производится барометрами и барографами. Барометры могут быть по принципу действия: ртутные, пружинные и специальные анероиды.

Параметры микроклимата оцениваются:

-как оптимальные, если средние значения и результаты не менее 2/3 измерений находятся в пределах оптимальных величин;

-как допустимые, если средние значения и результаты не менее 2/3 измерений находятся в пределах допустимых величин;

-как несоответствующие, если средние значения и результаты более 2/3 измерений не соответствуют допустимым.

Комплексную оценку состояния микроклимата при изменяющихся одновременно параметрах производят по величине эквивалентно-эффективной температуры. Эквивалентно-эффективная температура - это такая температура воздуха, которая соответствует определенному сочетанию трех параметров микроклимата. Их сочетание может создавать комфортные или дискомфортные микроклиматические условия, которые ведут к перегреву или переохлаждению организма. Оценить метеорологические условия можно по температуре сухого и влажного термометров и по скорости движения воздуха, используя номограмму для рабочей зоны производственных помещений.

В настоящее время установлены диапазоны возможных сочетаний температуры и скорости движения воздуха в производственных помещениях в теплый период для различной производственной одежды. При повышении температуры воздуха от26 до 28⁰С скорость воздуха должна увеличиться от 0,5 до 3м/с. Но всегда можно подобрать скорость движения воздуха и его относительную влажность, когда сочетание трех параметров составляет комфортные условия при данной температуре.

Предметом дальнейших исследований по созданию комфортных микроклиматических условий - определение верхних и нижних пределов значений параметров микроклимата, что позволит обеспечить не только безопасность труда, но и сэкономить энергоресурсы на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха рабочих зон.

6. Основные меры профилактики и нормализации условий микроклимата

Изменение метеорологических условий на рабочем месте ведет к изменению производительности труда, накоплению утомления и ослаблению организма и, как следствие, к возникновению несчастных случаев и проф. заболеваний.

Поддержание нормальной жизнедеятельности людей производится за счет целого комплекса мероприятий, которые можно свести к следующим группам: архитектурно-проектные; организационно-технические; санитарно-гигиенические; лечебно-профилактические.

Архитектурно-проектировочные решения включают: проектирование и размещение зданий и сооружений с учетом их назначения в зависимости от месторасположения; проектирование и размещение помещений с учетом характера деятельности, а также метеоусловий и изменения микроклиматических параметров в процессе производства.

При разработке генпланов необходимо уточнить ветровую нагрузку района, направление и скорость ветра, температуру наружного воздуха, влажность. Необходимо учитывать ориентацию световых проемов помещений по сторонам горизонта, поскольку южная сторона получает большую солнечную радиацию и инфракрасное излучение, а ориентированные в северном направлении помещения плохо освещены и даже в дневное время в зимний период требуются дополнительные источники освещения. Для зданий в южных районах (с расчетными температурами наружного воздуха в 13 часов самого жаркого месяца +25⁰С и выше) рекомендуется предусмотреть мероприятия по инсоляции (козырьки, лоджии, открытые галереи, и т.д.).