Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Алтайский государственный технический университет
им. И.И. Ползунова»
Микроклимат производственных помещений
Методические указания к лабораторной работе
для студентов всех форм обучения,
изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности», 2 часа
Н.Н.Белоусова, Д.С. Стуров
Барнаул 2002
УДК 628.882/889 (075.05)
Н.Н. Белоусова, Д.С. Стуров. Микроклимат производственных помещений: методические указания к лабораторной работе для студентов всех форм обучения, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности». /Алт. гос. тех. универ-т им. И.И.Ползунова. - Барнаул; Изд-во АлтГТУ, 2002 г. - 22 с.
В методических указаниях представлены краткие сведения о влияниях микроклиматических условий производственных помещений на организм человека. Описаны приборы, контролирующие состояние воздушной среды, и методика измерений. Изложены принципы нормирования и оценки параметров микроклимата в производственных помещениях. Методические указания содержат весь необходимый материал для выполнения лабораторной работы на специальном стенде, разработанном авторами методических указаний.
Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры БЖД 2002г.
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, 2002 г
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Ознакомиться с особенностями воздействия микроклимата производственных помещений на организм человека.
2. Освоить методы контроля и нормирования параметров микроклимата.
1. План выполнения работы
Ознакомиться с методическими указаниями и уяснить их содержание.
Выбрать вариант задания самостоятельно или с помощью преподавателя и выполнить его в полном объёме.
Дать ответы на контрольные вопросы (устно)
Оформить отчёт в соответствии с п.6 и защитить его у преподавателя.
2. Параметры микроклимата и их влияние на организм работающих на производстве
2.1. Общие требования к параметрам микроклимата
Параметры микроклимата в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН 2.2.4. 548-96 должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей производственной средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.
Параметрами, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:
- Температура воздуха, t ?C
- Температура поверхностей (стен, потолка, пола, ограждений оборудования и т.п.), tп ?C
- Относительная влажность воздуха, W %
- Скорость движения воздуха, V м/с
- Интенсивность теплового облучения, P Вт/м2
2.2 Теплообмен организма человека с окружающей средой
Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих большое влияние на тепловое самочувствие человека. Метеорологические условия, или микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, местного климата, сезона года, условий отопления (в холодный период года) и вентиляции в помещениях.
Трудовая деятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Её количество зависит от степени физического напряжения в определённых климатических условиях и составляет от 85 Вт (в состоянии покоя) до 500 Вт (при тяжёлой 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, к потере работоспособности, быстрой утомляемости, потере сознания, к несчастным случаям и профзаболеваниям.
Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделения человека Qтч полностью воспринимаются окружающей средой Qтс, т.е. когда имеет место тепловом баланс Qтч= Qтс, то в этом случае температура внутренних органов остаётся постоянной 36, 5 ?C.
Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде (Qтч>Qтс), происходит рост температуры внутренних органов и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием жарко. Теплоизоляция человека (например, в тёплой и плотной одежде), находящегося в состоянии покоя (сидя или лёжа) от окружающей среды, приведёт к повышению его температуры уже через 1 час на 1,2?C. А то же самое при выполнении работы средней тяжести, вызовет повышение температуры на 5 ?C, т.е. приблизится к критической (+43?C) температуре.
В случае, когда окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем её вырабатывает человек (Qтч<Qтс), происходит охлаждение организма. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием холодно.
2.3 Пути теплообмена организма человека с окружающей средой
Теплообмен между организмом человека и окружающей средой осуществляется:
- Конвекцией Qк в результате омывания открытых частей тела струями воздуха;
- Теплопроводностью одежды Qт;
- Излучением открытых частей тела Qизл на окружающие поверхности;
- Испарением влаги с поверхности тела Qисп;
- Нагревом вдыхаемого воздуха Qв.
Нормальный теплообмен (т.е. тепловой комфорт) образуется тогда, когда
Qтч= Qк+ Qт+ Qизл+ Qисп+ Qв= Qтс
При значительном превышении теплопродукции организма человека (Qтч»Qтс) возникает перегрев (гипертермия), угрожающая жизни и здоровью человека; при значительном уменьшении теплопродукции организма по сравнению с поглотительными возможностями среды, возникает переохлаждение (гипотермия), опасное для здоровья и жизни человека.
2.4 Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека
Изменение параметров микроклимата вызывает изменение соотношения величин теплопродукции Q. Так, при нормальных условиях во время лёгкой физической работы доля Qк+ Qт составляет около 30 % всей теплоотдачи, Qизл около 45 %, Qисп=20 % и Qв=5 %.
Чем выше температура окружающих предметов, тем меньше теплоотдача излучением. При повышении температуры окружающего воздуха до температуры тела человека и выше, эффективность теплоотдачи теплопроводностью Qт, конвекцией Qк и излучением Qизл уменьшается и решающее значение приобретает отвод тепла путём испарения влаги (пота) с поверхности тела Qисп. Но интенсивность испарения влаги с поверхности тела человека зависит от относительной влажности W и скорости движения окружающего воздуха V.
При W более 75 % процесс испарения влаги резко замедляется, а при W=100 % прекращается полностью. Вместе с этим замедляется, а затем и прекращается теплоотдача Qисп. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое «проливное» потоотделение, изнуряющее организм и не создаёт необходимую теплоотдачу. Происходит обезвоживание организма, которое влечёт за собой нарушение остроты зрения и умственной деятельности. Потеря влаги на 15-20% приводит к смертельному исходу.
Недостаточная влажность (<20%) также оказывает неблагоприятное воздействие на организм, вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания, растрескивания и кровотечения.
Увеличение скорости воздуха х всегда приводит к увеличению теплоотдачи в окружающую среду.
2.5 Терморегуляция организма человека
Организм человека чутко реагирует на все изменения параметров метеоусловий и автоматически, без участия нашего сознания, перестраивает свою работу с тем, чтобы температура внутренних органов поддерживалась на уровне 36-37 ?C.
Способность организма человека поддерживать температуру внутренних органов на уровне 36-37 ?C при изменяющихся параметрах микроклимата окружающей среды называется терморегуляцией.
Процесс терморегуляции в организме осуществляется в основном тремя способами:
а - биохимическим путём;
б - путём изменения интенсивности кровообращения;
в - путём изменения интенсивности потоотделения.
Терморегуляция биохимическим путём заключается в изменении интенсивности происходящих в организме окислительных процессов. Например, мышечная дрожь, возникающая при сильном охлаждении организма, повышает выделение теплоты до 125-200 Дж/с.
Терморегуляция путём изменения интенсивности кровообращения заключается в способности организма регулировать подачу крови (которая является в данном случае теплоносителем) от внутренних органов к поверхности тела путём сужения или расширения кровеносных сосудов.
При повышении температуры окружающей среды, кровеносные сосуды кожи расширяются и к ней от внутренних органов притекает большое количество крови и, следовательно, больше теплоты отдаётся окружающей среде. При низких температурах происходит обратное явление: сужение кровеносных сосудов кожи, уменьшение притока крови к кожному покрову и , следовательно, меньше теплоты отдаётся во внешнюю среду.
Терморегуляция путём изменения интенсивности потоотделения заключается в изменении процесса теплоотдачи за счёт испарения влаги с поверхности тела человека. Благодаря потовым железам поверхность тела постоянно увлажнена, поэтому испарительное охлаждение тела человека имеет большое значение. Так, при температуре среды t=18 ?C, относительной влажности W=60% и скорости движения воздуха
х=0, отдача тепла в окружающую среду испарением влаги составляет 18% от общей теплоотдачи. При увеличении температуры окружающей среды до +27 ?C доля теплоотдачи Qисп возрастает до 30%, а при tс= 36,6 ?C, Qисп=100%.
Терморегуляция организма осуществляется одновременно всеми способами, поэтому организм человека достаточно устойчив при допустимых изменениях параметров микроклимата.
2.6 Комфортные и дискомфортные микроклиматические условия
При соблюдении теплового баланса (Qтч= Qтс) и если при этом составляющие процесса теплоотдачи находятся в пределах: Qк+ Qт ~ 30%; Qизл ~ 45%; Qисп ~ 20% и Qв~ 5%, то такой тепловой баланс характеризует отсутствие напряженности системы терморегуляции и обусловливает оптимальный обмен веществ в организме.
Параметры микроклимата воздушной среды, которые обеспечивают оптимальный обмен веществ в организме и при которых отсутствуют неприятные тепловые ощущения и напряжённости систем терморегуляции, называются комфортными или оптимальными.
Микроклиматические условия (параметры), при которых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называются дискомфортными.
Микроклиматические условия, при которых возникают незначительные напряжения систем терморегуляции, не приводящие к заболеваниям, и небольшая тепловая дискомфортность называются допустимыми метеоусловиями на производстве.
3. Нормирование параметров микроклимата
3.1 Факторы, учитываемые при нормировании параметров микроклимата
При разработке норм на параметры микроклимата учитывались два важнейших фактора (таблица 1, 2 приложение А):
а - Категория работ по физической тяжести труда (по уровню энергозатрат, Вт);
б - Период года в России.
Выполняемые работы по тяжести (по энергозатратам) подразделяются на следующие категории (таблица 3 приложение А)
При нормировании учитывается два периода года:
- Холодный период, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха равной +10 ?C и ниже;
- Тёплый период, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10 ?C.
3.2 Оптимальные и допустимые величины параметров микроклимата
Стандартами (ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН 2.2.4.548-96) предусмотрены два качественных уровня норм микроклимата (таблица 1 приложение А):
- Оптимальные величины параметров микроклимата
- Допустимые величины параметров микроклимата
Оптимальные нормы параметров микроклимата установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека (см. п. 2.6). Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта, когда человек не испытывает тепловых неудобств в течение 8-часовой рабочей смены.
В этом случае создаются благоприятные условия для высокопроизводительного труда. Оптимальные нормы являются предпочтительными на рабочих местах.
Допустимые нормы параметров микроклимата 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.