Короткі теоретичні відомості. «Дослідження мікроклімату виробничих приміщень»

Лабораторна робота № 1

«Дослідження мікроклімату виробничих приміщень»

Мета роботи

Навчитися методам і засобам дослідження метеорологічних умов на робочих місцях у виробничих приміщеннях.

Короткі теоретичні відомості

Необхідною умовою життєдіяльності людини є збереження сталої температури його тіла. Самопочуття і працездатність людини залежать від метеорологічних умов виробничого середовища. Сукупність таких показників виробничого середовища, як температура повітря, °С; відносна вологість, %; швидкість руху повітря, м/с; інтенсивність теплового випромінювання, Вт/м² ((ккал/м²) · год.); барометричний тиск, мм. рт. ст. (Па), називають метеорологічними умовами або мікрокліматом. Таким чином, в поняття «метеорологічні умови», або «мікроклімат», виробничих приміщень входять ті фізичні фактори виробничого середовища, які впливають на тепловий стан організму і які необхідно постійно контролювати.

Атмосферне повітря складається з суміші азоту (78,08 %), кисню (20,95%), аргону (0,93 %), вуглекислоти (0,03 %) і дуже незначної кількості інших газів (всього 0,01 %). Крім того, атмосферне повітря має домішки органічного і неорганічного походження, а також воду у всіх станах. Якщо кількість кисню в повітрі зменшиться до 12 %, то утруднюється дихання. В таких умовах людина напружує дихальний апарат, дихає частіше; такий стан людина витримує до 0,5 години.

Отже, оздоровлення повітряного середовища виробничих приміщень – одна з основних проблем життєдіяльності людини.

Повітря треба розглядати як середовище, що постійно приймає тепло, яке виділяє людський організм. Величина тепловиділення організмом людини залежить від ступеня фізичної напруги в даних кліматичних умовах і складає від 85 (стан спокою) до 500 Дж/с (важка робота). Для нормального проходження фізіологічного процесу в організмі людини теплота, яка виділяється організмом людини, повинна повністю відводитися в середовище.

Нормальне теплове самопочуття буде тоді, коли тепловиділення організмом людини повністю поглинається навколишнім середовищем, при цьому температура внутрішніх органів постійна на рівні 36,6 °С.

Завдяки властивостям людського організму зберігається температура тіла, незважаючи на значні зміни метеорологічних умов за рахунок постійної роботи механізму терморегуляції, який пов'язаний з діяльністю нервових центрів.

Терморегуляцією називається суміш фізіологічних процесів організму, які спрямовані на підтримання температури тіла на більш-менш сталому рівні незалежно від навколишнього середовища.

Організм людини здатний підтримувати квазістійку температуру тіла при достатньо широких коливаннях параметрів навколишнього середовища. Так, тіло людини зберігає температуру близько 36,6 °С при коливаннях навколишньої температури від – 40 °С до +40 °С. При цьому температура окремих ділянок шкіри та внутрішніх органів може бути від 24 °С до 37,1 °С.

Найбільш інтенсивні обмінні процеси відбуваються в печінці – її температура – 38,0…38,5 °С. Існує добовий біоритм температури шкіри: максимальна (37,0…37,1 °С) о 16.00…19.00, мінімальна (36,0…36,2 °С) о 2.00…4.00 за місцевим часом.

Для того щоб фізіологічні процеси в організмі людини проходили нормально, температура його тіла повинна бути постійною (незмінною). Надлишкова теплота, яка виділяється організмом людини в процесі праці, повинна відводитись у навколишнє середовище. Співвідношення між кількістю цієї теплоти та охолоджуючою здатністю навколишнього середовища зумовлює тепловий комфорт.

У разі відхилення параметрів мікроклімату від комфортних в організмі людини відбуваються процеси, спрямовані на терморегуляцію. Вони відбуваються під контролем центральної нервової системи і забезпечують рівновагу між організмом людини та навколишнім середовищем.

Розрізнюють хімічну та фізичну терморегуляцію.

Хімічна терморегуляція організму досягається зниженням рівня обміну речовин у разі загрози його перегріву або посиленням цього обміну .під час охолодження. Але роль хімічної терморегуляції в тепловій рівновазі організму з зовнішнім середовищем мала порівняно з фізичною. За фізичної терморегуляції віддача теплоти організмом людини в навколишнє середовище відбувається зазначеними вище теплопровідністю, конвекцією, випаровуванням та випромінюванням.

Значне відхилення параметрів мікроклімату від оптимальних або допустимих може спричинитися до ряду фізіологічних порушень в організмі людини, до різкого зниження її працездатності і навіть до професійних захворювань.

Вплив параметрів мікроклімату на самопочуття людини. Параметри мікроклімату справляють безпосередній вплив на самопочуття людини та його працездатність. Зниження температури за всіх інших однакових умов призводить до зростання тепловіддачі шляхом конвекції та випромінювання і може зумовити переохолодження організму.

При підвищенні температури повітря мають місце зворотні явища. При температурі повітря понад 30°С працездатність людини починає падати (починається перегрівання організму людини). Дослідженнями встановлено, що в кінці 5-ти годинного перебування в зоні з температурою повітря більше 31°С і вологості 80...90 % працездатність падає до 62 %. Значно падає сила в м'язах рук (на 30...40 %), приблизно у 2 рази погіршується координація рухів рук. Продуктивність праці падає пропорційно метеорологічним умовам.

За такої високої температури та вологості практично все тепло, що виділяється, віддається у навколишнє середовище при випаровуванні поту. При підвищенні вологості піт не випаровується, а стікає краплинами з поверхні шкіри. Вода та солі, котрі виносяться з організму людини з потом, повинні заміщуватися, оскільки їх втрата призводить до згущення крові та порушення діяльності серцево-судинної системи.

Зневоднення організму на 6% викликає порушення розумової діяльності, зниження гостроти зору. Зневоднення на 15…20% призводить до смертельного наслідку.

Втрата солі позбавляє кров здатності утримувати воду, що викликає порушення діяльності серцево-судинної системи. За високої температури повітря та при дефіциті води в організмі посилено витрачаються вуглеводи, жири, руйнуються білки.

Для відновлення водяного балансу рекомендується вживати підсолену (0,5% NаCl) воду (4…5 л на людину за зміну), білково-вітамінний напій.

Тривалий вплив високої температури у поєднанні зі значною вологістю може призвести до накопичення теплоти в організмі і до гіпертермії – стану, при котрому температура тіла піднімається до 38…40°С. При гіпертермії, як наслідок, тепловому ударі спостерігається головний біль, запаморочення, загальна слабкість, спотворення кольорового сприйняття, сухість у роті, нудота, блювання, потовиділення. Пульс та частота дихання прискорюється, в крові зростає вміст залишкового азоту та молочної кислоти. Спостерігається блідість, посиніння шкіри, зіниці розширені, часом виникають судоми, втрата свідомості.

За зниженої температури, значної рухомості та вологості повітря виникає переохолодження організму (гіпотермія). Охолодження організмуможливе найчастіше в зимовий і перехідний періоди року при виконанні робіт на відкритому повітрі, або робіт, які проводяться в неопалюваних виробничих і складських приміщеннях.

Тривала дія низької температури може викликати різні небажані зміни в організмі людини. Охолодження пов'язане зі значними тепловиділеннями через кінцівки рук і ніг. На охолодження впливає вологість і швидкість руху повітря. Розрізняють охолодження загальне і місцеве.

Загальне і місцеве охолодження організму є причиною різних захворювань: міозитів, невритів, радикулітів тощо, а також загальних та інфекційних захворювань. Будь-який ступінь охолодження характеризується зниженням частоти серцебиття і гальмує діяльність кори головного мозку, що суттєво впливає на працездатність людини.

Місцеве переохолодження може настати навіть при температурі вище 0°С. Наприклад, при тривалому охолодженні ніг в гумовому взутті водою, температура якої 8°С, а також внаслідок потіння ніг в гумових чоботах при таких же температурах.

На початковому етапі впливу помірного холоду спостерігається зниження частоти дихання, збільшення об’єму вдиху. За тривалого впливу холоду дихання стає неритмічним, частота та об’єм вдиху зростають, змінюється вуглеводний обмін. З’являється м’язове тремтіння, при котрому зовнішня робота не виконується і вся енергія тремтіння перетворюється в теплову. Це дозволяє протягом деякого часу затримувати зниження температури внутрішніх органів.

Вологість повітря визначається ступенем його насиченості водяною парою. Вологість повітря характеризується парціальним тиском водяної пари Р_в відносною вологістю φ, масовим вмістом в кілограмах на 1 кг сухого повітря х (або d), масовим вмістом в кілограмах на 1 м³ сухого повітря за нормальних умов f. Маємо такі основні параметри вологого повітря.

Абсолютна вологість – це маса водяної пари в одиниці об'єму вологого повітря, тобто густина водяної пари у повітрі.

Вологоємкість повітря – це абсолютна вологість повітря, насиченого водяними парами при даній температурі.

Відносна вологість повітря – відношення кількості водяної пари до кількості водяної пари, що насичує повітря при тій же температурі, виражене у відсотках, тобто це відношення абсолютної вологості повітря до вологоємкості у відсотках.). Користуючись характеристичним рівнянням для газів відносну вологість можна виразити через величину тиску водяної пари.

Вологість повітря суттєво впливає на терморегуляцію людського організму. Підвищення відносної вологості повітря у виробничому приміщенні (75...85 %) ускладнює терморегуляцію, зменшує тепловиділення організмом. Фізіологічне оптимальною є відносна вологість в межах 40...60%.

За санітарними нормами проектування промислових підприємств ДСП 173 і ГОСТ12.1.005-88 залежно від характеру виконуваних робіт найбільш сприятливими для людського організму є: відносна вологість 60...50% – при температурі 18...22 °С; не більше 55 % – при температурі 28°С; не більше 60 % – при температурі 27 °С; не більше 65 % – при температурі 26 °С; не більше 70% – при температурі 25 °С; не більше 75 % – при температурі 24 °С і нижче.

Швидкість руху повітря. Значення руху повітря для теплового балансу організму людини доцільно пов'язувати з температурою і вологістю повітря. Рух повітря в атмосферному просторі, як температура і вологість, водночас практично не підлягають визначенню.

Рух повітря є важливим фактором, який суттєво впливає на комфортні умови для життєдіяльності людини. Швидкість руху повітря залежно від його температури може впливати по-різному на людину. При високих температурах повітря його рух забезпечує нормальне самопочуття людини, а при відсутності руху стан організму погіршується, що може викликати тепловий удар. Людина здатна відчувати рух повітря при його швидкості 0,1 м/с. Залежно від характеру виконуваних робіт, температури, вологості допускається швидкість руху повітря в межах 0,3...0,5 м/с і не повинна перевищувати 1,0... 1,5 м/с.

Отже, температура, вологість і швидкість руху повітря є факторами, що комплексно впливають на самопочуття людини. Комфортні параметри виробничого мікроклімату (температура, відносна вологість, швидкість руху повітря) для кожного конкретного випадку визначаються в нормативному документі – Системі стандартів безпеки пращ (ССБП) ГОСТ 12.1.005-88 і є обов'язковим для всіх виробництв і для виробництв у різних географічних розташуваннях.

В основу принципу нормування метеорологічних умов виробничого середовища покладена диференційна характеристика оптимальних і допустимих метеорологічних умов в робочому середовищі залежно від теплової характеристики виробничого приміщення, категорії робіт і періоду року.

Під оптимальними мікрокліматичними умовами розуміють такі співвідношення параметрів мікроклімату, котрі при дії на людину забезпечують нормальний функціональний тепловий стан організму без залучення механізму терморегуляції. Внаслідок цього забезпечується тепловий комфорт, що значною мірою впливає на працездатність.

Допустимими мікрокліматичними умовами називають такі співвідношення параметрів мікроклімату, котрі за тривалої та систематичної дії на людину можуть викликати зміни і швидко нормалізувати функціональний і тепловий стан організму при напруженій роботі механізму терморегуляції, не виходячи за межі фізіологічної рівноваги. Водночас може виникнути дискомфортне тепловідчуття, погіршується самопочуття, знижується працездатність.

Оптимальні і допустимі норми температури, вологості і швидкості руху повітря на робочих місцях для різного періоду року залежно від категорії роботи подано в табл. 1.1.-1.2 (ДСН 3.3.6.042-99).

Таблиця 1.1 – Оптимальні та допустимі метеорологічні фактори виробничих приміщень

Таблиця 1.2 – Оптимальні метеорологічні фактори виробничих приміщень

Найбільш поширені прилади для вимірювання температури повітря - ртутні і спиртні термометри. При вимірюваннях температури вище за 0 °С слід користуватися ртутними термометрами, оскільки ртуть при нагріванні розширюється рівномірно, а спирт - нерівномірно. При температурі нижче (-39 °С) ртуть замерзає, спирт же замерзає при температурі нижче (-100 °С). Отже, для вимірювання низьких температур слід користуватися спиртними термометрами.

Для встановлення найбільшої і найменшої температури повітря користуються максимально-мінімальним термометром, що є запаяною з обох кінців U-образною трубкою. Нижня частина її заповнена ртуттю, а верхня – спиртом. Спирт заповнює ліве додаткове зігнуте коліно цілком, а праве - лише до половини розширення, що знаходиться над ним, у верхній половині якого знаходяться пари спирту. Наявні в кожному коліні рухомі сталеві покажчики упираються кінцями у внутрішні стінки капілярної трубки, тому їх пересування вгору можливе тільки при підйомі рівня ртуті. Нижні кінці покажчиків показують за шкалою максимум зареєстрованої температури в правому коліні, а мінімум в лівому коліні. До установки приладу (обов'язково в горизонтальне положення) покажчики за допомогою магніту стають в початкове положення, тобто на рівні ртуті в кожному з колін; у момент установки приладу в місці зміни температури повітря.

Для вимірювання дійсної температури повітря в умовах теплового випромінювання користуються парним термометром, що складається з двох ртутних термометрів; поверхня резервуарів одного з них зачорнена, а іншого покрита шаром срібла. Почорнений термометр поглинає падаючі на нього теплові промені, а посріблений відображає їх. Дійсна температура повітря Т_п визначається по формулі:

Т_п= Т_ч - К(Т_ч – Т_с), (1.1)

де К – константа парного термометра, котра визначається при виробі приладу;

Т_ч – температура почорненого термометра, °С;

Т_с – температура посрібленого термометра, °С.

Для визначення коливання температури протягом необхідного проміжку часу застосовуються термографи (рис. 1.1), наприклад М-16С і М-16Н.

Рис. 1.1 – Термограф

1 - біметалічна пластинка; 2 - передавальні важелі, 3 - стрілка, 4 - барабан

При установці всіх приладів для вимірювання температури необхідно виключити дію на них інфрачервоних променів, тобто навколишніх поверхонь, температура яких відрізняється від температури повітря. Цей вплив може бути усунений захистом приладів екранами, причому екрани не повинні перешкоджати руху повітря навколо приладу, а також нагріватися або охолоджуватися. Тому для екранування краще використовувати матеріали з блискучою поверхнею, що володіють великою відбивною здатністю (наприклад, алюмінієву фольгу).

Вологість повітря в даний момент вимірюється психрометрами. Для вимірювання вологості повітря за певний проміжок часу застосовуються гігрографи.

Для вимірювання атмосферного тиску служать барометри, найбільш точні з них ртутні, але і вони чутливі до теплової дії і тому не повинні піддаватися опромінюванню.

Для вимірювання швидкості руху повітря найчастіше застосовуються анемометри.

12
• Далее ⇒