Старт в науке. Микроклимат помещений и его влияние на здоровье человека Микроклимат оказывает непосредственное влияние на тепловое

Микроклимат влияет на терморегуляцию организма человека, которая является необходимым условием его жизнеспособности и нормальной жизнедеятельности.

Терморегуляцией называется совокупность процессов, связанных с образованием тепла в организме человека и отдачей его в окружающую среду, в результате которых температура тела человека поддерживается на постоянном уровне (36,5–37C) независимо от внешних условий.

Микроклимат влияет, главным образом, на теплообмен между организмом человека и окружающей средой.

Теплообмен осуществляется в основном тремя способами:

1. конвекцией за счёт разности температур тела человека и окружающего воздуха, а также за счет движения воздуха;

2. излучением за счёт разности температур тела человека и окружающих предметов;

3. испарением за счёт разности влажностей поверхности тела человека и окружающего воздуха.

Процесс конвекции представляет собой перенос тепла в результате перемещения и перемешивания частиц воздуха. Процесс теплового излучения состоит в переносе тепла от одного тела к другому интенсивными инфракрасными лучами.

При нормальных условиях (T = 20C,  = 50%, P = 760 мм.рт.ст. (101,3 кПа), V = 0,1 м/с) человек в состоянии покоя отдаёт в окружающую среду в среднем 420 кДж/ч (100 ккал/ч):

конвекцией – 30%;

излучением – 45%;

испарением – 25%.

Для обеспечения нормального теплообмена между организмом человека и окружающей средой установлены нормативные параметры микроклимата. При отклонении фактических параметров от нормативных происходит нарушение теплообмена, терморегуляции и связанных с ними многих функций организма, что приводит к возникновению ряда заболеваний.

При повышении температуры окружающего воздуха и облучении рефлекторно расширяются кровеносные сосуды поверхности тела, ускоряется ток крови по периферии и значительно увеличивается теплоотдача путём конвекции и излучения (физическая терморегуляция). Однако при температуре воздуха и окружающих предметов выше 33C, равной температуре на поверхности тела, прекращается теплоотдача методом конвекции и излучения и происходит только за счёт испарения пота.

При лёгких формах перегревания появляются слабость, головная боль и головокружение, шум в ушах, сухость во рту и жажда, иногда тошнота, рвота.

При дальнейшем перегревании резко увеличивается потоотделение, при определённых условиях достигающее 10–12 литров в смену. При потере большого количества жидкости человек теряет большое количество солей и витаминов C и B 1 , происходит сгущение крови, повышается её вязкость, что усложняет работу систем кровообращения и дыхания.

Усиленное потоотделение приводит к значительной потере хлоридов, что понижает способность крови удерживать воду, вследствие чего выпиваемая вода быстро выводится из организма.

При повышении относительной влажности воздуха в условиях высокой температуры значительно затрудняется отдача тепла испарением пота. Учёные считают, что высшей границей возможной эффективности терморегуляции у человека в покое является температура воздуха 30–31 C при относительной влажности 85 % или температура воздуха 40 C при относительной влажности 30 %.

Накопление тепла в организме приводит к нарушению и расстройству нервной системы, секреторной деятельности желудка, печени, нарушению обменных процессов. Может привести к патологической гипертермии (перегреву), судорожной болезни, тепловому удару.

Судорожная болезнь сопровождается незначительным повышением температуры тела и возникновением судорог, главным образом, конечностей.

Тепловой удар характеризуется потерей сознания, падением кровяного давления, нарушением дыхания, иногда рвотой и судорогами вследствие быстрого подъёма температуры тела.

При воздействии на организм человека воздуха с температурой ниже допустимых значений, наоборот, кожные сосуды сокращаются, скорость кровотока через них снижается, что значительно уменьшает отдачу тепла организмом путем конвекции и излучения (физическая терморегуляция). Одновременно увеличивается теплопродукция (химическая терморегуляция). Значительно повышается обмен веществ, приводящий к образованию тепла в организме, усиливается деятельность желёз внутренней секреции: гипофиза, надпочечников, щитовидной железы. При этом у человека повышение теплопродукции при охлаждении тела связано, главным образом, с деятельностью мышц, сокращение которых способствует усилению выделения тепла.

Однако, если воздействие холода сильно выражено или длительно продолжается начинает падать температура тела, дыхание замедляется до 6–4 в минуту, ритм сердечных сокращений резко замедляется, кровяное давление постепенно снижается, нарушается белковый, углеводный и другие виды обмена. Гипотермия (охлаждение) чаще всего развивается в тех случаях, когда воздействие низкой температуры сочетается с повышенной влажностью и усиленным движением воздуха. В этих случаях значительно увеличивается теплоотдача, которая не может компенсироваться соответствующим усилением теплопродукции.

Таким образом, повышение температуры, относительной влажности воздуха, уменьшение скорости его движения приводят к уменьшению теплообмена, перегреву организма, расстройству нервной системы, нарушению секреторной деятельности печени, желудка, нарушению обменных процессов, возникновению судорожной болезни, тепловому удару.

Понижение температуры, повышение относительной влажности, скорости движения воздуха приводят к увеличению теплообмена, переохлаждению организма, также к расстройству нервной системы, нарушению деятельности печени, желудка, обменных процессов, возникновению простудных заболеваний.

Также нарушение терморегуляции вызывает ухудшение самочувствия, снижение работоспособности и, следовательно, производительности труда, возможно возникновение несчастных случаев.

Поскольку метеоусловия значительно влияют на организм человека, параметры микроклимата нормируются.

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА НА САМОЧУВСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА

ВВЕДЕНИЕ

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Например, понижение температуры и повышение скорости движения воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма. Повышение скорости движения воздуха ухудшает самочувствие, так как способствует усилению конвективного теплообмена и процессу теплоотдачи при испарении пота.

При повышении температуры воздуха возникают обратные явления. Исследователями установлено, что при температуре воздуха более 30 0 С работоспособность человека начинает падать. Для человека определены максимальные температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Существенное значение имеет равномерность температуры. Вертикальный градиент не должен выходить за пределы 5 0 С.

Переносимость человеком температуры, как и его теплоощущение, в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела.

Недостаточная влажность воздуха также может оказаться неблагоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания, а затем и загрязнение болезнетворными микроорганизмами. Поэтому при длительном пребывании людей в закрытых помещениях рекомендуется ограничиваться относительной влажностью в пределах 30…70%.

РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВНУТРЕННЕГО ВОЗДУХА

Параметры внутреннего воздуха должны удовлетворять гигиеническим и технологическим требованиям. Метеорологические условия воздушной среды в рабочей зоне производственных помещений, исходя из гигиенических требований, регламентированы ГОСТ 12.1.005-76 «Воздух рабочей зоны». За рабочую зону принимается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или временного пребывания работающих.

Параметры воздушной среды в обслуживаемой зоне помещений жилых и общественных зданий и вспомогательных зданий промышленных предприятий регламентированы СНиП II-33-75.

Нормы устанавливают оптимальные и допустимые микроклиматические условия в помещениях в зависимости от категории выполняемой работы и избытков явного тепла для холодного, переходного и теплого периодов года.

Оптимальные микроклиматические условия - сочетание параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения реакций терморегуляции.

Допустимые микроклиматическ u е условия - сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызывать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма и напряжение реакций терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей человека.

В производственных помещениях необходимо периодически контролировать параметры микроклимата. Осуществляют это с помощью ряда контрольно-измерительных приборов (термометров, психрометров, гигрографов, анемометров).

Термометры и психрометры Августа устанавливаются в цехах на стенах или колоннах. При особо точных измерениях применяют портативный аспирационный психрометр Ассмана, шарики термометров которого находятся в потоке воздуха, движущегося с постоянной скоростью.

При контроле параметров микроклимата наряду с объективными данными замеров следует вести учет (запись) субъективных ощущений работающих: теплоощущений, ощущений движения и влажности воздуха, удобства одежды, условий труда и общую личную оценку. Анализ получаемых таким образом данных позволяет разрабатывать меры по созданию метеорологических параметров воздушной среды в производственных помещениях, обеспечивающих комфортность среды

Допустимые и оптимальные параметры микроклиматических условий для работ категории II согласно ГОСТ 12.1.005-76 приведены в табл. 1.

В производственных помещениях, в которых по условиям технологии требуется искусственное поддержание постоянных температуры или температуры и относительной влажности воздуха, допускается во все периоды года принимать температуру и относительную влажность воздуха в пределах оптимальных параметров (+ 2 0 С, но не более 25 0 С) для теплого и холодного периодов года по данной категории работ и характеристике производственного помещения.

Таблица 1.

В числителе приведены данные для категории работ IIа, в знаменателе - для категории работ IIб.

НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ОТОПЛЕНИЯ

Вентиляция предназначена для поддержания в помещении параметров воздушной среды, удовлетворяющих гигиеническим и технологическим требованиям, т. е. обеспечивающих хорошее самочувствие, работоспособность и сохранение здоровья людей, и нормальное протекание технологического процесса.

Под системой вентиляции понимают комплекс устройств, способствующих удалению из помещений вредных выделений и снабжению помещений чистым воздухом с целью поддержания в них состояния воздуха, отвечающего требованиям санитарных норм.

В помещениях различного назначения необходимо поддерживать на постоянном уровне параметры воздушной среды, благоприятные для человека и технологического процесса, независимо от изменения внешних атмосферных условий и режима выделения влаги, вредных паров, газов и др.

Процесс создания и поддержания определенных параметров воздушной среды, не зависящих от внешних параметров воздуха, называется кондиционированием. Кондиционирование является разновидностью вентиляции, высшей ступенью ее развития и отличается более полной обработкой воздуха.

Комплекс технических средств и устройств для приготовления воздуха с заданными параметрами и поддержания в помещении оптимального или заданного состояния воздушной среды (независимо от изменения внешних и внутренних факторов) называется системой кондиционирования воздуха. Система кондиционирования позволяет автоматически поддерживать заданные температуру, влажность, подвижность воздуха, его чистоту, газовый состав, содержание легких и тяжелых ионов, а в ряде случаев и определенное барометрическое давление.

Отопление предназначено для возмещения потерь тепла через строительные ограждения помещений в холодный период года и поддержания в них необходимой температуры воздуха.

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА

Атмосферный воздух состоит из сухой части и некоторого количества водяных паров, поэтому его называют влажным воздухом. В состав сухой части воздуха входят (% по массе): азот 75,5, кислород 23,1, углекислота 0,05 и инертные газы 1,3, а также незначительное количество водорода и озона. С достаточной для технических расчетов точностью можно считать, что влажный воздух подчиняется всем законам смеси идеальных газов.

Состояние воздуха характеризуется давлением, температурой, плотностью, влажностью, влагосодержанием и энтальпией.

Влажность. Абсолютной влажностью влажного воздуха называется отношение массы водяного пара М п (г) к объему V (м 3) влажного воздуха. По закону Дальтона объем влажного воздуха равен объему водяных паров, поэтому абсолютная влажность воздуха в 1000 раз больше плотности водяных паров и может быть записана как

w п = 1000М п / V = 1000рг,

где w п - абсолютная влажность воздуха, г/м 3 .

Если воздух насыщать водяными парами, то при определенной температуре наступит предел насыщения. Абсолютная влажность воздуха при полном насыщении называется влагоемкостью и обозначается w нас.

Относительной влажностью воздуха называется отношение абсолютной влажности воздуха к влагоемкости при той же температуре:

φ = w п /w нас = Р п /Р нас.

Используя уравнение состояния газа (2.3), можно представить

Р п = p n /(R n T ) и Р нас = р нас /(R п Т) .

φ = Р п / Р нас, (2.7)

Р нас = f(t ) . (2.8)

Следовательно, относительную влажность воздуха можно рассматривать как отношение парциальных давлений водяных и насыщенных паров при той же температуре.

d = 1000М п / Мв,

где d - влагосодержание, г/кг; м п - масса водяного пара, кг; М в - масса сухой части воздуха, кг.

Учитывая, что объемы пара и сухой части воздуха одинаковы, можно написать

Подставив в формулу (2.9) значения РВ (2.4) и (2.5), получим и РП согласно формулам

d = 1000R в р п /(R п р в) .

Зная, что R в = 287 кДж/(кг*К) и R п = 460 кДж/(кг· К), получаем d = 623 Р п /Р в. Используя выражения (2.1) и (2.7), можно записать

d=623φР нас /(Р б - φР нас) . (2.10)

ШВЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Рассмотрим процессы обработки в системах кондиционирования воздуха для создания требуемых параметров воздушной среды в рабочей зоне на швейной фабрике, находящейся в г. Москве на 56° с.ш. Рассматриваемый цех расположен на третьем этаже пятиэтажного здания. Его ширина 24 м, длина 48 м, высота 2 м, площадь пола 1152 м 2 и объем помещений этажа 4838,4 м 3 .

Таблица 1 Технологическое оборудование швейного цеха

Общее количество одновременно занятых рабочих Пл = 151 человек.

Наружные стены состоят из глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе и толщиной 51 см.

Световые проемы выполнены в деревянных раздельных переплетах размером 2,5х4,5 м, c сопротивлением теплопередаче 0,42 м 20 С/Вт. Hа восток ориентированы остекленные поверхности площадью 78,75 м 2 и на запад - 78,75 м 2 . Общая площадь заполнений световых проемов 157,5 м 2 .

Характеристика технологического оборудования приведена в табл. 1.

Уравнение теплового баланса для летнего периода года

Общее количество теплопоступлений для теплого периода года

Влаговыделения от людей составляет 102 г/ч, или 0,102 кг/ч

Влаговыделения от оборудования ВТО - прессов и утюгов

где W пр.1 - количество влаги, выделяемой одним прессом (поз. 11,15,16.,

табл. 1), равняется 1,4 кг/ч, и поз. 12,14 - 0,2 кг/ч;

Уп.1 - количество влаги, выделяемой одним утюгом, - 0,5 кг/ч;

и - количество прессов и утюгов.

Общее влаговыделение оборудованием составит

Суммарные влаговыделения в швейном цехе будет

Процесс обработки воздуха в тепловое время года для швейного цеха.

Связующий эффект составит:

По теплу

По влаге -

Необходимый воздухообмен определяется по двум вредным выделениям:

По теплу,

По влаге,

Таблица 2 Параметры воздуха для тёплого периода года

К расчёту принимаем большую величину и определяем объёмное количество воздуха

Кратность воздухообмена по теплу

Так как кратность воздухообмена велика (17,9 1 /ч), то перед подачей в цех воздух необходимо охлаждать путем адиабатического увлажнения в оросительной камере кондиционера - процесс НК; точку K получим на пересечении адиабаты 𝒊 н - cоnst и относительной влажности φ к = 90%. C параметрами точки K приточный воздух поступает в цех, где поглощает тепло и влагу цеха - процесс КЦ 1 .

Массовое количество воздуха

по теплукг/ч

по влаге

Объемное количество воздуха

Кратность воздухообмена в швейном цехе

что отвечает требованиям, предъявляемым к швейным цехам.

Таким образом, принимаем в теплое время года подачу воздуха в цех с предварительным охлаждением в оросительной камере.

Уравнение теплового баланса для холодного периода года

Составим уравнение теплового баланса для холодного периода года. Тепловыделения в холодное время года

36941 + 15100 + 46080 = 98121 Bт

Суммарные тепловые потери в швейном цехе определяем c учетом удельной тепловой характеристики здания. B типовых многоэтажных зданиях швейных обувных предприятии удельная тепловая характеристика для цехов, расположенных на последнем этаже, колеблется от 0,24 до 0,35 Вт/м з 0 С и для цехов, находящихся между первым и последним этажом, - от 0,14 до 0,2 Вт/м з °С.

Для швейного цеха на третьем этаже пятиэтажного здания примем q п.х = 0,17 Вт/м з °C.

Производственный цех в холодный период характеризуется избыточным количеством тепла

Для холодного времени года принимаем следующие параметры:

По наружному воздухуt н =26°Сi н = -25,3 кДж/кг;

По внутреннему воздуху t в = 22°Сφ в = 60%;

Теплоизбытки = 58543,3 Вт

Влаговыделения W = 36,4 кг/ч

Угловой масштаб вентиляционного процесса в цехе:

3,6: W = 58543,3 3,6: 36,4 = 5790 кДж/кг

Производительность вентиляционной системы принимаем как для теплого периода года

L x = L m = 50555,5 м з /ч

Вентиляция осуществляется наружным, предварительно обработанным воздухом (процесс происходит без рециркуляции).

Определим влагосодержание воздуха, выходящего из кондиционера и поступающего в цех. Для этого из уравнения

находим связующий эффект по влаге:

0,6 г/кг;

Точку K, характеризующую состояние воздуха, выходящего из кондиционера и поступающего в цех, находим на пересечении влагосодержания этой точки d к = d ц -∆d ц и процесса изменения состояния воздуха в цехе, проведенного из точки Ц параллельно лучу углового масштаба, K - Ц II ОЕ х.

=9,8-0,6=9,2 г/кг

Сравнивая теплосодержание и влагосодержание точек H и K, замечаем необходимость подогрева и увлажнения наружного воздуха для достижения им параметров точки K. Положение конечной точки подогрева наружного воздуха определяется пересечением линии процесса нагрева H-П при d н = d п - cоnst и изоэнтальпического увлажнения П-К при 𝒊 к =𝒊 п - cоnst.

Расход тепла на подогрев

0,278 = 60666,6 68,3 0,278 = 1151190,1 Вт

где - = 43-(-25,3) =68,3 кДж/ч

Полученную производительность системы вентиляции по теплому времени года L m , м з /ч для выбора кондиционера следует увеличить на 10% c учетом расширения производства или возможного наращивания установленной мощности технологического оборудования:

L конд = L m + 0,1 L m = 50555,5 + 0,1 50555,5 = 55611 м з /ч

где L конд - производительность, по которой будет выбиратьcя кондиционер, м з /ч. По полученной производительности 55611 м з /ч подбираем кондиционер. Принимаем кондиционер КЦКП-63 (табл. 3.)

Таблица 3.

ЛИТЕРАТУРА

1.В.Н. Талиева, «Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха на текстильных предприятиях», Москва, 1985 год.

2.П.Н. Умняков, «Основы расчёта и прогнозирования теплового комфорта и экологической безопасности на предприятиях текстильной и лёгкой промышленности», Москва, 2003 год.

3.В.А.Кравец, «Безопасность жизнедеятельности в лёгкой промышленности», Москва, 2006 год.

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Например, понижение температуры и повышение скорости воздуха способствует усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма. При повышении температуры воздуха возникают обратные явления.

Исследованиями установлено, что при температуре воздуха более 30˚С работоспособность человека начинает падать. Для человека определены максимальные температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течении нескольких минут без специальных средств защиты, около 116˚С.

Переносимость человеком температуры, как и его теплоощущение в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при t ос >30ºС, так как при этом почти вся выделяемая теплота отдаётся 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 также может оказаться неблагоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания, а затем и загрязнения болезнетворными микроорганизмами. Поэтому при длительном пребывании людей в закрытых помещениях рекомендуется ограничиваться относительной влажностью в пределах 30…70%.

Вопреки установившемуся мнению величина потовыделения мало зависит от недостатка воды в организме или от её чрезмерного потребления. У человека, работающего в течение 3 ч без приёма жидкости, образуется только на 8% меньше пота, чем при полном возмещении потерянной влаги. При потреблении воды вдвое больше потерянного количества наблюдается увеличение потовыделения всего на 6% по сравнению со случаем, когда вода возмещалась на 100%. Считается допустимым для человека снижение его массы на 2…3% путём испарения влаги - обезвоживание организма. Обезвоживание на 6% влечёт за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения; испарение влаги на 15…20% приводит к смертному исходу.

Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей (до 1%, в том числе 0,4…0,6% NaCl). При неблагоприятных условиях потеря жидкости может достигать 8 – 10 л за смену и в ней до 60 г поваренной соли (всего в организме около 140 г NaCl). Потеря соли лишает кровь способности удерживать воду и приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. При высокой температуре воздуха легко расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки.

Для восстановления водного баланса людям, работающим в горячих цехах, устанавливают автоматы с подсоленной (около 0,5% NaCl) газированной питьевой водой из расчёта 4…5 л на человека в смену. На ряде заводов для этих целей применяют белково-витаминный напиток. В жарких климатических условиях рекомендуется пить охлаждённую питьевую воду или чай.

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-гипертермии- состоянию, при котором температура тела поднимается до 38…39ºС. При гипертермии и как следствие тепловом ударе наблюдается головная боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, обильное потовыделение. Пульс и дыхание учащены, в крови увеличивается содержание азота и молочной кислоты. При этом наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, временами возникают судороги, потеря сознания.

Производственные процессы, выполняемые при пониженной температуре, большой подвижности и влажности воздуха, могут быть причиной охлаждения и даже переохлаждения организма-гипотермии. В начальный период воздействия умеренного холода наблюдается уменьшение частоты дыхания, увеличение объёма вдоха. При продолжительном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объём воздуха увеличиваются, изменяется углеводный обмен. Увеличение обменных процессов при понижении температуры на 1ºС составляет около 10%, а при интенсивном охлаждении может возрасти в 3 раза по сравнению с уровнем основного обмена. Появление мышечной дрожи, при которой внешняя работа не совершается, а вся энергия превращается в теплоту, может в течении некоторого времени задерживать снижение температуры внутренних органов. Результатом действия низких температур являются холодовые травмы.

В горячих цехах промышленных предприятий большинство технологических процессов протекает при температурах, значительно превышающих температуру воздуха окружающей среды. Нагретые поверхности излучают в пространство потоки лучистой энергии, которые могут привести к отрицательным последствиям. При температуре до 500ºС с нагретой поверхности излучаются тепловые (инфракрасные) лучи с длиной волны 740…0,76 мкм, а при более высокой температуре наряду с возрастанием инфрокрасного излучения появляются видимые световые и ультрафиолетовые лучи.

Длина волны лучистого потока с максимальной энергией теплового излучения определяется по закону смещения Вина (для абсолютного чёрного тела) λ Εmax = 2,9 · 10 3 /Т. У большинства производственных источников максимум энергии приходится на инфракрасные лучи (λ Εmax >0,78 мкм).

Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном тепловое воздействие. Под влиянием теплового облучения в организме происходят биохимические сдвиги, уменьшается кислородная насыщенность крови, понижается венозное давление, замедляется кровоток и как следствие наступает нарушение деятельности сердечно-сосудистой и нервной системы.

По характеру воздействия на организм человека инфракрасные лучи подразделяются на коротковолновые с длиной волны 0,76…1,5 мкм и длинноволновые с длиной более 1,5 мкм. Тепловые излучения коротковолнового диапазона глубоко проникают в ткани и разогревают их, вызывая быстрою утомляемость, понижение внимания, усиленное потовыделение, а при длительном облучении – тепловой удар. Длинноволновые лучи глубоко в ткани не проникают и поглощаются в основном в эпидермисе кожи. Они могут вызвать ожог кожи и глаз. Наиболее частым и тяжёлым поражением глаз вследствие воздействия инфракрасных лучей является катаракта глаза.

Кроме непосредственного воздействия на человека лучистая теплота нагревает окружающие конструкции. Эти вторичные источники отдают теплоту окружающей среде излучением и конвекцией, в результате чего температура воздуха внутри помещения повышается.

Общее количество теплоты, поглащённое телом, зависит от размера облучаемой поверхности, температуры источника излучения и расстояния до него. Для характеристики теплового излучения принята величина, названная интенсивностью теплового облучения. Интенсивность теплового облучения J E – это мощность лучистого потока, приходящаяся на единицу облучаемой поверхности.

Облучение организма малыми дозами лучистой теплоты полезно, но значительная интенсивность теплового излучения и высокая температура воздуха могут оказать неблагоприятное воздействие на человека. Тепловое облучение интенсивностью до 350 Вт/м 2 не вызывает неприятного ощущения, при 1050 Вт/м 2 уже через 3…5 мин на поверхности кожи появляется неприятное жжение (температура кожи повышается на 8…10˚С), а при 3500 Вт/м 2 через несколько секунд возможны ожоги. При облучении интенсивностью 700…1400 Вт/м 2 частота пульса увеличивается на 5…7 ударов в минуту. Время пребывания в зоне теплового облучения лимитируется в первую очередь температурой кожи 40…45˚С (в зависимости от участка).

Интенсивность теплового облучения на отдельных рабочих местах может быть значительной. Например, в момент заливки стали в форму она составляет 12 000 Вт/м 2 ; при выбивке отливок из опок-350…2000 Вт/м 2 , а при выпуске стали из печи в ковш достигает 7000 Вт/м 2 .

Атмосферное давление оказывает существенное влияние на процесс дыхания и самочувствие человека. Если без воды и пищи человек может прожить несколько дней, то без кислорода - всего несколько минут. Основным органом дыхания человека, посредством которого осуществляется газообмен с окружающей средой (главным образом О 2 и СО 2), является тахибронхиальное дерево и большое число лёгочных пузырей (альвеол), стенки которых пронизаны густой сетью капиллярных сосудов. Общая поверхность альвеол взрослого человека составляет 90…150 м 2 . Через стенки альвеол кислород поступает в кровь для питания тканей организма.

Наличие кислорода во вдыхаемом воздухе – необходимое, но недостаточное условие для обеспечения жизнедеятельности организма. Интенсивность диффузии кислорода в кровь определяется парциальным давлением кислорода в альвеолярном воздухе (p O2 , мм рт. ст.) Экспериментально установлено:

p O2 = (В – 47)V О2 /100 – p СО2 , (2.1)

где В – атмосферное давление вдыхаемого воздуха, мм рт.ст.; 47 – парциальное давление насыщенных водяных паров в альвеолярном воздухе, мм рт.ст.; V О2 – процентное (объёмное) содержание кислорода в альвеолярном воздухе, % ; p O2 – парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе; p O2 = 40 мм рт. ст.

Наиболее успешно диффузия кислорода в кровь происходит при парциальном давлении кислорода в пределах 95…120 мм рт. ст. Изменение p O2 вне этих пределов приводит к затруднению дыхания и увеличению нагрузки на сердечно-сосудистую систему. Так, на высоте 2…3 км (p O2 ≈70 мм рт.ст.) насыщение крови кислородом снижается до такой степени, что вызывает усиление деятельности сердца и лёгких. Но даже длительное пребывание человека в этой зоне не сказывается существенно на его здоровье, и она называется зоной достаточной компенсации. С высоты 4 км (p O2 ≈60 мм рт.ст.)диффузия кислорода из лёгких в кровь снижается до такой степени, что, несмотря на большое содержание кислорода (V О2 ≈21%), может наступить кислородное голодание – гипоксия . Основные признаки гипоксии – головная боль, головокружение, замедленная реакция, нарушение нормальной работы органов слуха и зрения, нарушение обмена веществ.

Как показали исследования, удовлетворительное самочувствие человека при дыхании воздухом сохраняется до высоты около 4 км, чистым кислородом (V О2 ≈100%) до высоты около 12 км. При длительных полётах на летательных аппаратах на высоте более 4 км применяют либо кислородные маски, либо скафандры, либо герметизацию кабин. При нарушении герметизации давление в кабине резко снижается. Часто этот процесс протекает так быстро, что имеет характер своеобразного взрыва и называется взрывной декомпрессией. Эффект воздействия взрывной декомпрессии на организм зависит от начального значения и скорости понижения давления, от сопротивления дыхательных путей человека, общего состояния организма.

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУДА

Гигиеническая классификация труда необходима для оценки конкретных условий характера труда на рабочих местах. На основании такой оценки принимаются решения, направленные на предотвращение или максимальное ограничение влияния неблагоприятных производственных факторов.

Оценка состояния условий труда проводится на основании данных аттестации рабочих мест по результатам измерений факторов производственной среды в соответствии с ДНАОП 0.5.8.04-92 «О порядке проведения аттестации рабочих мест по условиям труда». Существуют льготы и компенсации за работу во вредных условиях труда (право на дополнительные отпуска, сокращенный рабочий день, бесплатное лечебно-профилактическое питание, получение молока).

Исходя из принципов Гигиенической классификации, условия труда подраспределяют на 4 класса:

1 класс – оптимальные условия труда – такие условия, при которых сохраняется не только здоровье работающих, а создаются предпосылки для поддержания высокого уровня работоспособности.

2 класс – допустимые условия труда – характеризуются такими уровнями факторов производственной среды и трудового процесса, которые не превышают установленных гигиенических нормативов для рабочих мест, а возможные изменения функционального состояния организма восстанавливаются за время регламентированного отдыха или до начала следующей смены и не оказывают неблагоприятного влияния на состояние здоровья работающих и их потомство в ближайшем и отдаленном периодах.

3 класс – вредные условия труда – характеризуются наличием вредных производственных факторов, которые превышают гигиенические нормативы и способны вызвать неблагоприятное влияние на организм работающего и (или) его потомство.

4 класс – опасные (экстремальные) – условия труда, которые характеризуются такими уровнями факторов производственной среды, влияние которых в течение рабочего времени (или же его части) создает высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональных заболеваний, отравлений, увечий, угрозу для жизни.

Микроклимат производственных помещений - это климат внутренней среды данных помещений, который определяется совместно действующими на организм человека температурой, относительной влажностью и скоростью движения воздуха, а также температурой окружающих поверхностей (ГОСТ 12.1.005 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны"). Требования этого государственного стандарта установлены для рабочих зон - пространств высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного и временного пребывания работающих. Постоянным считают рабочее место, на котором человек находится более 50 % рабочего времени (или более 2 ч непрерывно). Если при этом работа осуществляется в различных пунктах рабочей зоны, постоянным рабочим местом считается вся рабочая зона.

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.). Для поддержания параметров воздушной среды рабочих зон в пределах гигиенических норм решающее значение принадлежит факторам второй группы.

При длительном и систематическом пребывании человека в оптимальных микроклиматических условиях сохраняется нормальное функциональное и тепловое состояние организма без напряжения механизмов терморегуляции. При этом ощущается тепловой комфорт (состояние удовлетворения внешней средой), обеспечивается высокий уровень работоспособности. Такие условия предпочтительны на рабочих местах.

Допустимые микроклиматические условия при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма и напряжение механизмов терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не нарушается состояние здоровья, но возможны дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Микроклимат производственных помещений, в основном, влияет на тепловое состояние организма человека и его теплообмен с окружающей средой.

Недостаточная влажность приводит к интенсивному испарению влаги со слизистых оболочек, их пересыханию и эрозии, загрязнению болезнетворными микробами. Обезвоживание организма на 6% вызывает нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения. Обезвоживание на 15-20% приводит к смерти. Для восстановления водного баланса рабочим горячих цехов рекомендуется употреблять подсоленную (0,5% NaCl) воду (4-5л на человека за смену), белково-витаминный напиток.

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 гипертермии, и как следствие, тепловом ударе, наблюдается головная боль, головокружение, общая слабость, изменение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, потовыделение. Пульс и частота дыхания ускоряется, в крови возрастает содержание остаточного азота и молочной кислоты. Наблюдается бледность, посинение кожи, зрачки расширены, иногда возникают судороги, потеря сознания.

При низкой температуре, значительной скорости и влажности воздуха возникает переохлаждение организма (гипотермия). На начальном этапе воздействия умеренного холода наблюдается снижение частоты дыхания, увеличение объема вдоха. При длительном воздействии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха растут, изменяется углеводный обмен. Появляется мускульное сокращение (дрожь), при котором внешняя работа не выполняется и вся энергия сокращения мышц превращается в теплоту. Это позволяет в течение некоторого времени задерживать снижение температуры внутренних органов. Вследствие воздействия низких температур могут возникнуть холодовые травмы.

Влажность воздуха оказывает большое влияние на терморегуляцию организма. Повышенная влажность (φ>85%) затрудняет терморегуляцию вследствие снижения испарения пота, а слишком низкая влажность (φ <20%) вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей. Нормальные величины относительной влажности составляют 40-60%.

Движение воздуха в помещениях является важным фактором, влияющим на самочувствие человека. В жарком помещении движение воздуха способствует увеличению отдачи тепла организмом и улучшает его состояние, но оказывает неблагоприятное воздействие при низкой температуре воздуха в холодное время года. Скорость воздуха оказывает также влияние на распределение вредных веществ в помещении. Воздушные потоки могут распространять их по всему объему помещения, переводить пыль из осевшего во взвешенное.

Внутренний баланс организма человека во многом зависит от внешних условий. Микроклимат помещения, в котором человек находится долго, играет существенную роль в формировании иммунитета, работоспособности, возможности комфортно отдохнуть и расслабиться. Состояние внутренней среды здания может не только плодотворно влиять на здоровье человека, но и оказывать негативное воздействие. Таким образом, чем дольше мы пребываем в невентилируемом помещении, тем сильнее это сказывается на работе нашего организма.

Микроклимат любых помещений характеризуется температурой воздуха, его влажностью и скоростью движения.

1. Температура помещения – самый важный показатель комфортности. От температуры напрямую зависит и влажность воздуха. Низкие температуры провоцируют отдачу тепла организмом человека, тем самым снижая его защитные функции. Если в помещении установлена некачественная теплотехника, то люди будут постоянно страдать от переохлаждений, подвергаться частым простудам, инфекционным заболеваниям и т.д.

Очень высокая температура в помещении (более 27 градусов,C) влечёт за собой не меньшие проблемы. Борясь с жарой, организм выводит соль из организма. Такая ситуация также чревата снижением иммунитета, нарушением водно-солевого баланса, который регулирует работу многих систем в организме.

2. Влажность воздуха – это фактор, который в большой степени зависит от температуры. Если в помещении нет специальных увлажнителей воздуха, то чем выше температура, тем суше будет воздух. Здоровый человек, попав в помещение с сухим воздухом, почувствует дискомфорт уже через 10-15 минут. Если же человек уже простужен, он начнёт кашлять.

В меру влажный воздух (мера=40-60%) создаст комфортные условия для работ и отдыха. В зимний период он способствует укреплению иммунитета, так как не позволяет пересыхать слизистой и становиться уязвимой для вирусов. В летний период при комфортной влажности легче переносить жару, поддерживать здоровое состояние кожи и пр.

3. Скорость движения воздуха – фактор микроклимата, на который многие вообще не обращают внимания. Но дело в том, что в зависимости (опять же) от температуры воздуха скорость его движения влияет на организм по-разному. Например, при температуре до 33-35 градусов скорость в 0,15 м/с комфортна, так как при этом воздух оказывает освежающий эффект. Если температура выше 35 градусов, то эффект будет обратным.

Микроклимат в производственных помещениях

Микроклимат «рабочего места» напрямую связан со здоровьем и с производительностью труда сотрудников.

• Офисные помещения

Если работа «сидячая» и не связана с интенсивными нагрузками, то температура воздуха в таких местах должна быть немного выше средних критериев. Этот показатель должен ровняться 22-24 со знаком плюс. При этом движение воздуха должно быть минимальным, а его влажность должна составлять – 50-60%.

• Производственные помещения (склад и цех).

В таких местах воздух должен быть прохладнее, так как работник тратит больше физической энергии. Столбики термометра в подобных помещениях должны держаться на отметке 18-20 градусов, а влажность воздуха должна быть равной 40-60%. К тому же, в таких местах должна хорошо работать система вентиляции.

Нормативы комфортных условий внутренней среды

Каждый руководитель должен знать, что производительность труда его сотрудника целиком и полностью зависит от качества условий на рабочем месте. При этом работодатель обязан обеспечить персонал нормальными комфортными условиями труда, нормы которых излагаются в документе «СанПин 2.2.4.548-96» (Санитарные правила и нормы).

Так, эти правила устанавливают гигиенические требования к показателям микроклимата рабочих мест производственных помещений с учетом интенсивности энергозатрат сотрудников, времени выполнения работы и периодов года. В документе четко прописаны требования к методам измерения и контроля микроклиматических условий.

В помещении, где работает сотрудник, воздух должен быть теплым и, что не мало важно – чистым. К примеру, если высота в помещении от пола до потолка составляет два метра, то столбики термометра летом должны держаться на отметке – 20-22 градуса со знаком плюс, а в зимнее время года - +18-22С.

Параметры микроклимата помещений

Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма. Так, параметры микроклимата делятся на :

• Оптимальные , которые включают в себя показатели оптимального теплового воздействия и функционального состояния человека, а также минимальное напряжение терморегуляции и ощущение комфорта.

• Допустимые - критерии, при которых у сотрудника может наблюдаться ухудшение самочувствия. Подобные величины показателей применяются, когда не могут быть обеспечены оптимальные критерии.