Микроклимат производственных помещений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение в помещениях нормальных метеорологических условий, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека. Метеорологические условия в производственных помещениях, или их микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий вентиляции и отопления. 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.

Перечисленные параметры - каждый в отдельности и в совокупности -оказывают влияние на работоспособность человека, его здоровье. Человек постоянно находиться в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Для нормального течения физиологических процессов в организме человека, необходимо, чтобы выделяемое организмом тепло отводилось в окружающую среду. Когда это условие соблюдается, наступают условия комфорта и у человека не ощущается беспокоящих его тепловых ощущений- холода или перегрева.

1. Понятие микроклимата производственных помещений

Микроклимат производственных помещений ? это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей.

На (рисунке 1) приведена классификация производственного микроклимата.

Рисунок 1 ? Виды 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.

Высокая температура воздуха способствует быстрой утомляемости работающего, может привести к перегреву организма, тепловому удару. Низкая температура воздуха может вызвать местное или общее охлаждение организма, стать причиной простудного заболевания либо обморожения.

Влажность воздуха оказывает значительное влияние на терморегуляцию организма человека. Высокая относительная влажность (отношение содержания водяных паров в 1 м3 воздуха к их максимально возможному содержанию в этом же объёме) при высокой температуре воздуха способствует перегреванию организма, при низкой же температуре она усиливает теплоотдачу с поверхности кожи, что ведёт к переохлаждению организма. Низкая влажность вызывает пересыхание слизистых оболочек путей работающего.

Подвижность воздуха эффективно способствует теплоотдаче организма человека и положительно проявляется при высоких температурах, но отрицательно низких.

Субъективные ощущения человека меняются в зависимости от изменения параметров микроклимата (таблица 1).

Таблица 1 ? Зависимость субъективных ощущений человека от параметров рабочей среды

Для создания нормальных условий труда в производственных помещениях обеспечивают нормативные значения параметров микроклимата: температуры воздуха, его относительной влажности и скорости движения, а также интенсивности теплового излучения.

2. Гигиенические нормы микроклимата производственных помещений

микроклимат производственный рабочее место

Микроклиматические условия на рабочем месте, в производственных помещениях - важнейший санитарно-гигиенический фактор, от которого во многом зависит состояние здоровья и работоспособность человека. Определяется он сочетанием таких показателей или параметров, как температура воздуха и поверхностей, относительная влажность, скорость движения (подвижность) воздуха, тепловое излучение.

Высокая температура как степень нагретости воздуха (измеряется в градусах Цельсия, 0С) отмечается в литейных, термических, кузнечных цехах, в ряде производств текстильной, резиновой, пищевой, химической промышленности, производстве цемента, шифера, стекла, кирпича и других строительных материалов и чаще всего обусловлена работой основного технологического оборудования. Низкая температура характерна для работ, выполняемых на открытом воздухе (лесозаготовительные, строительные, дорожные, торфяные и другие работы) и в неотапливаемых помещениях в холодный период года, а также при обслуживании искусственно охлаждаемых помещений, в частности холодильных камер.

Тепловое излучение (инфракрасная радиация) как электромагнитное излучение оптического диапазона генерируют многие и разнообразные источники, которые объединяет две основные закономерности: чем выше температура источника, тем меньше, короче длина волны (измеряется в мкм) и тем больше теплоты отдает, излучает данный источник в окружающую среду.

Влажность воздуха характеризуется абсолютной влажностью (выражается давлением водяных паров или в весовых единицах для определенного объема воздуха) и максимальной влажностью (количество влаги при полном насыщении воздуха для данной температуры). На основе указанных показателей определяется относительная влажность воздуха как отношение абсолютной влажности к максимальной и измеряемой в процентах (%). Высокие уровни влажности воздуха характерны для травильных, гальванических, рыбообрабатывающих, красильных цехов, кожевенного, бумажного, строительного и других производств. В некоторых цехах (прядильное, ткацкое производство) повышенная влажность создается искусственно в целях реализации задач технологического процесса. Меньше внимания уделяется пониженной влажности воздуха. Вместе с тем в ряде производств, где параметрам микроклимата придается очень важное значение, где требуется очень строгое соблюдение отдельных показателей температурно-влажностного режима, работники предъявляли жалобы на "сухость воздуха", очень низкую влажность воздушной среды, с чем связывали выраженные ощущения дискомфорта, сухость наружных слизистых оболочек глаза.

Подвижность воздуха (единица измерения - м/с) создается в результате разности температур в смежных участках помещения, проникновения в помещение холодных потоков воздуха извне при работе вентиляционных систем и т. д. Повышенные скорости движения воздуха отмечаются при работе специальных установок воздушного душирования, кондиционирования, обдува и других, однако повышенная скорость движения воздуха иногда препятствует нормальному течению технологического процесса, например в производстве стекловолокна она может приводить к повышенной частоте разрыва формирующейся стеклянной нити.

Для ряда производств и технологических процессов необходимо выполнение довольно жестких требований к соблюдению параметров микроклимата. Так, в некоторых цехах (участках) температура воздушной среды должна поддерживаться с точностью до нескольких десятых, а иногда и сотых долей градуса, относительная влажность - с точностью до нескольких процентов (радиоэлектронная промышленность, прецизионное станкостроение, производство медицинских препаратов и т. п.). Невыполнение этих требований может привести к снижению качества выпускаемой продукции, появлению неисправностей в используемом оборудовании. Все более возрастает и роль человеческого фактора, многие виды труда становятся механизированными и автоматизированными с массовым появлением профессий операторского труда, для которого характерны значительное возрастание нервно-эмоционального напряжения и повышение ответственности за выпускаемую продукцию, за конечный результат работы мощных комплексов современного технологического оборудования. В этих условиях успешная деятельность работников во многом зависит от условий труда, в том числе от микроклиматических условий на рабочем месте. Показано, что в условиях повышенной температуры существенно замедляется выполнение специальных психофизиологических тестов, а работоспособность, по разным данным, снижается на 5-15 % и более. Сегодня все более возрастает число рабочих мест, на которых параметры микроклимата необходимо поддерживать на оптимальном уровне, а по мнению специалистов, уже более 250 важных производственных процессов и современных технологий практически невозможны без кондиционирования воздуха.

Таким образом, микроклимат на рабочем месте зависит от ряда многих факторов, в том числе таких, как теплофизические особенности технологического процесса и вида используемого оборудования, климат, сезон или период года, число работников, а также условий отопления и вентиляции, размеров и состояния производственного помещения (теплоизоляция и т. д.) и др. Микроклимат, особенно температура воздуха и тепловое излучение, может меняться на протяжении рабочей смены, быть различным на отдельных участках одного и того же цеха.

Длительное воздействие на организм человека неблагоприятных метеорологических условий ухудшает самочувствие, снижает производительность труда и часто приводит к различным заболеваниям и нарушениям состояния здоровья работника. Интегральный, обобщающий показатель ответной реакции организма человека на термическое воздействие - тепловое состояние, характеризующееся содержанием и распределением тепла в глубоких (условно называют "ядро") и поверхностных ("оболочка") тканях организма и степенью напряжения механизмов терморегуляции. Кроме влияния микроклиматических условий тепловое состояние человека зависит от качества одежды, физической активности, продолжительности воздействия термической нагрузки, а также адаптации к теплу и тепловой устойчивости. Нарушение теплового состояния организма, перегревание, вызванное воздействием комплекса неблагоприятных показателей микроклимата (температура, скорость движения воздуха, влажность, тепловое излучение), при ограничении или полном исключении отдельных механизмов и путей теплоотдачи получило название тепловой стресс. Надо отметить, что для определения суммарной оценки влияния тепловой нагрузки на организм разработано и используется в разных целях свыше 50 различных показателей, что говорит о разнообразии задач и вопросов, решаемых на основе использования этих показателей. Добавим, что влияние низких температур, работы в условиях охлаждающего микроклимата могут также привести к нарушению теплового состояния организма человека, иногда называемому "холодовой стресс".

Известно, что вне зависимости от температуры воздушной среды температура тела человека сохраняется постоянной (36,5-36,9 0С при измерении в подмышечной впадине) с колебаниями в течение суток в пределах 0,5-0,7 0С. Состояние основных функций человека, работающего в условиях высоких или низких температур, находится в состоянии динамического равновесия с внешней средой. Это равновесие устанавливается благодаря приспособлению организма человека к определенным метеорологическим условиям за счет механизмов тепловой адаптации, акклиматизации.

Пределы возможных температур, при которых сохраняется жизнеспособность, относительно невелики. Смерть может наступить при повышении температуры тела до + 43 0С, а нижний предел равен 25-27 0С с величиной соответствующего температурного диапазона, равного 18 0С.

Тепловой комфорт возникает при таких метеорологических условиях, когда терморегуляторная система организма испытывает наименьшее напряжение, находясь в стадии физиологического покоя. Один из наиболее объективных показателей комфорта (дискомфорта) - состояние кожи (дрожь, посинение, покраснение и т. д.). При комфортном состоянии кожный покров не подвержен упомянутым состояниям, а средняя температура поверхности кожи (tk ) составляет 31-33 0С. При температуре кожи > 34,0 0C теплоощущения легко одетого человека оцениваются для разных людей как "очень тепло, жарко, очень жарко", при tk = 29,0-30,9 0С - как прохладно, tk = 27,0-28,9 0С - холодно, 23,0-26,9 0С - очень холодно и крайне холодно при tk менее 23,0 0С.

Характер теплоощущений зависит как от одежды, так и от состояния температуры внешней среды или помещений. Лица, одетые только в плавки, чувствуют себя вполне комфортно в комнате, поверхности стен которой имеют температуру + 25 0С, но при температуре воздуха в этой комнате всего + 10 0С. Однако если воздух нагрет до температуры + 25 0С, а стены сохраняют температуру замерзания, люди скоро начинают дрожать, поскольку тепло от обмена веществ (теплопродукция) уже не компенсирует радиационную потерю тепла телом человека.

Важная роль для поддержания условий теплового комфорта принадлежит одежде. Ее теплоизоляционные свойства оценивают на основе измерений диффузии тепла в одежде и измеряют в специальных единицах КЛО (от англ. clothes - одежда). Определение КЛО как единицы теплоизоляции гласит: это количество теплоизолирующего материала, необходимое для поддержания средней температуры кожи, равной 33 0С, у спокойно сидящего человека (интенсивность обмена веществ, теплопродукция равна 58 Вт/м2) при температуре воздуха + 21 0С, влажности 50 % и скорости движения воздуха 0,1 м/с.

Теплоизоляция одежды, равная одному КЛО, соответствует комплекту одежды из мужского легкого костюма и нижнего белья. Для летнего легкого дамского платья оценка теплоизоляции составляет 0,5 КЛО, для демисезонного пальто - 2-3 КЛО, для меховой одежды 4-6 КЛО, а вот костюм полярника уже соответствует 8 КЛО. Установлено, что понижение теплового сопротивления одежды только на 0,1 КЛО соответствует повышению оптимальной температуры воздуха на 0,6-0,7 0С. Показатель теплоизоляции одежды (в единицах КЛО) часто используется при оценке влияния микроклиматических условий на организм человека.

3. Параметры микроклимата производственных помещений

В процессе труда в производственном помещении человек находится под влиянием определённых условий, или микроклимата ? климата внутренней среды этих помещений. К основным нормируемых показателям микроклимата воздуха рабочей зоны относятся температура, относительная влажность, скорость движения воздуха. Существенное влияние на параметры микроклимата и состояние человеческого организма оказывает также интенсивность теплового излучения различных нагретых поверхностей, температура которых превышает температуру в производственном помещении.

Относительная влажность воздуха представляет собой отношение фактического количества паров воды в воздухе при данной температуре к количеству водяного пара, насыщающего воздух при этой температуре.

Если в производственном помещении находятся различные источники тепла, температура которых превышает температуру человеческого тела, то тепло от них самопроизвольно переходит к менее нагретому телу, т.е. человеку. Различают три способа распространения тепла: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.

Теплопроводность представляет собой перенос тепла вследствие беспорядочного (теплового) движения микрочастиц (атомов, молекул), непосредственно соприкасающихся друг с другом. Конвекцией называется перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объёмов газа или жидкости. Тепловое излучение ? это процесс распространения электромагнитных колебаний с различной длиной волны, обусловленный тепловым движением атомов или молекул излучающего тела.

В реальных условиях тепло передаётся не каким-либо одним из указанных выше способов выше способов, а комбинированным.

Тепло, поступающее в производственное помещение от различных источников, влияет на температуру воздуха в нём. Количество тепла, переданного окружающему воздуху конвекцией (Qк, Вт), при непрерывном процессе теплоотдачи может быть рассчитано по закону теплоотдачи Ньютона, который для непрерывного процесса теплоотдачи записывается в виде:

,

где б ? коэффициент конвекции , ;

S ? площадь теплоотдачи, м2

t ? температура источника, єС;

tв ? температура окружающего воздуха, єС.

Количество тепла, переданного посредством излучения (Qи, Дж) от более нагретого твёрдого к менее нагретому телу, определяется:

где S ? поверхность излучения, м2;

ф ? время, с;

C1-2 ? коэффициент взаимного излучения, ;

И ? средний угловой коэффициент.

Человек в процессе труда постоянно находится в состоянии теплового взаимодействия с окружающей средой. Для нормального протекания физиологических процессов в организме человека требуется поддержание практически постоянной температуры (36,6 єС). Способность человеческого организма к поддержанию постоянной температуры носит название терморегуляции. Терморегуляция достигается отводом выделяемого организмом тепла в процессе жизнедеятельности в окружающее пространство.

Теплоотдача от организма в окружающую среду происходит в результате: теплопроводности через одежду (Qт); конвекции тела (Qк); излучения на окружающие поверхности (Qи), испарения влаги с поверхности кожи (Qисп); нагрева выдыхаемого воздуха (Qв), т.е.:

Qобщ = Qт + Qк + Qи + Qисп + Qв

Это уравнение носит название уравнения теплового баланса. Вклад перечисленных выше путей передачи тепла непостоянен и зависит параметров микроклимата в производственном помещении, а также от температуры окружающих человека поверхностей (стен, потолка, оборудования). Если температура этих поверхностей ниже температуры человеческого тела, то теплообмен излучением идёт от организма человека к холодным поверхностям. В противном случае теплообмен осуществляется в обратном направлении: от нагретых поверхностей к человеку. Теплоотдача конвекцией зависит от температуры воздуха в помещении и скорости его движения испарения ? от относительной влажности и скорости движения воздуха. Основную долю в процессе отвода тепла от организма человека (порядка 90% общего количества тепла) вносят излучение, конвекция и испарение.

Нормальное тепловое самочувствие человека при выполнении им работы любой категории тяжести достигается при соблюдении теплового баланса. Рассмотрим, как влияют основные параметры микроклимата на теплоотдачу от организма человека в окружающую среду.

Влияние температуры окружающего воздуха на человеческий организм связано в первую очередь с сужением или расширением кровеносных сосудов кожи. Под действием низких температур воздуха кровеносных сосуды кожи сужаются, в результате чего замедляется поток крови к поверхности тела и снижается теплоотдача от поверхности тела за счёт конвекции и излучения. При высоких температурах окружающего воздуха наблюдается обратная картина: за счёт расширения кровеносных сосудов кожи и увеличения притока крови существенно увеличивается теплоотдача.

В нормативных документах введены понятия оптимальных и допустимых параметров микроклимата.

Оптимальными микроклиматическими условиями являются такие сочетания количественных параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции.

Допустимые условия обеспечивают таким сочетанием количественных параметров микроклимата, которое при длительном и систематическом воздействии на человека может вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособленных возможностей.

В ГОСТ 12.1.005-88 “Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования” представлены оптимальные и допустимые параметры микроклимата в производственном помещении в зависимости от тяжести выполняемых работ, количества избыточного тепла в помещении и сезона (времени года).

Производственные помещения с незначительными избытками явной теплоты относятся к “холодным цехам”, а со значительными ? к “горячим”.

Для поддержания нормальных параметров микроклимата в рабочей зоне применяют: механизацию и автоматизацию технологических процессов, защиту от источников теплового излучения, устройство систем вентиляции, кондиционирования воздуха и отопления. Важное место имеет и правильная организация труда и отдыха работников, выполняющих трудоёмкие работы в горячих цехах.

Механизация и автоматизация производственного процесса позволяет резко снизить трудовую нагрузку на работающих (массу поднимаемого и перемещаемого вручную груза, расстояние перемещения груза, уменьшить переходы, обусловленные технологическим процессом), вовсе убрать человека из производственной среды, переложив его трудовые функции на автоматизированные машины и оборудование. Для защиты от теплового излучения используют различные теплоизолирующие материалы, устраивают теплозащитные экраны и специальные системы вентиляции (воздушное душирование). Теплозащитные средства должны обеспечивать тепловую облучённость на рабочих местах не более 350 Вт/м2 и температуру поверхности оборудования не выше 35 єС при температуре внутри источника тепла до 100 єС и не выше 45 єС ? при температуре внутри источника тепла выше 100 єС.

Основной показатель, характеризующий эффективность теплоизоляционных материалов, ? низкий коэффициент теплопроводности, который составляет для большинства из них 0,025?0,2 Вт/м•К.

Для теплоизоляции используют различные материалы, например, асбестовую ткань и картон, специальные бетон и кирпич, минеральную и шлаковую вату, стеклоткань и др. В качестве теплоизоляционных материалов для трубопроводов пара и горячей воды, а также для трубопроводов холодоснабжения, используемых в промыленных холодильниках, могут быть использованы материалы минеральной ваты.

Теплозащитные экраны используют для локализации источников теплового излучения, снижения облученности на рабочих местах, а также для снижения температуры поверхностей.

Для количественной характеристики защитного действия экрана используют следующие показатели: кратность ослабления теплового потока (m); эффективность действия экрана (зэ). Эти характеристики выражаются следующими зависимостями:

где Е1 и Е2 ? интенсивность теплового облучения на рабочем месте соответственно до и после установки экранов, Вт/м2.

Различают теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие экраны. Теплоотражающие экраны изготавливаются из алюминия или стали, а также фольги или сетки на их основе. Теплопоглощающие экраны представляют собой конструкции из огнеупорного кирпича, асбестового картона или стекла. Теплоотводящие экраны ? это полые конструкции, охлаждаемые изнутри водой.

Своеобразным теплоотводящим прозрачным экраном служит так называемая водяная завеса, которую устраивают у технологических отверстий промышленных печей и через которую вводят внутрь печей инструменты, обрабатываемые материалы, заготовки и др.

Заключение

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.). Перечень других рабочих мест и видов работ, при которых должны обеспечиваться оптимальные величины микроклимата определяются Санитарными правилами по отдельным отраслям промышленности и другими документами, согласованными с органами Государственного санитарного надзора в установленном порядке. Здесь следует сказать, что на практике не всегда возможно достаточно четко определить, на основе каких критериев и где именно, на каких рабочих местах или для каких профессий, должностей следует обеспечивать оптимальные параметры микроклиматических условий. На наш взгляд, с учетом основного гигиенического принципа - приоритета соблюдения гигиенических норм и регламентов для сохранения здоровья работников - целесообразно придерживаться в таком случае оптимальных параметров. Но есть и другой подход: рабочие места для операторов (для них должны быть оптимальные условия) выделить отдельно от рабочих мест для других профессий, где достаточным будет соблюдение допустимых микроклиматических условий.

Список использованных источников

1. Безопасность жизнедеятельности / Под ред. Л.А. Муравья. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 431 с.

2. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков. - 4-е изд. испр. и доп. М.: Высшая школа, 2004. - 606 с.

3. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие для вузов Н.П. Кукин, В.Л. Лапин, Н.Л. Пономарёв. - 2-е изд. испр. и доп. М.: Высшая школа, 2001. - 319 с.

4.Безопасность жизнедеятельности на производстве ,охрана труда: учебное пособие для вузов Г.И. Беляков 2006г.-512с.

Размещено на Allbest