Основные теоретические сведения
Практическое занятие №1
КАЧЕСТВО ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ. МИКРОКЛИМАТ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Обеспечение комфортных условий для трудовой деятельности позволяет повысить качество и производительность труда, обеспечить хорошее самочувствие и наилучшие для сохранения здоровья параметры среды обитания и характеристики трудового процесса.
Наиболее значимым для создания комфортных условий на рабочем месте является обеспечение нормативных метеорологических условий в производственных помещениях, оказывающих существенное влияние на самочувствие человека. Производственный микроклимат зависит от теплофизических особенностей технологического процесса, климата местности, сезона года, условий отопления и вентиляции.
Основные теоретические сведения
Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечение чистоты воздуха и нормальных метеорологических условий в рабочей зоне помещений, т.е. пространстве высотой до 2м над уровнем пола или площадки, на которой находятся рабочие места.
Атмосферный воздух в своем составе содержит (% по объему): азота – 78,08; кислорода – 20,95; аргона, неона и других инертных газов Воздух с таким химическим составом наиболее благоприятен для дыхания.
Однако воздух рабочей зоны редко имеет приведенный выше химический состав, т.к. многие технологические процессы сопровождаются выделением в воздух производственных помещений вредных веществ – паров, газов, твердых и жидких частиц. В загрязненном воздухе количество диоксида углерода может достигать 0,5%; кроме этого в воздухе могут содержаться различные вредные (токсичные) газы и аэрозоли (см. Практическое занятие №1).
Для обеспечения безопасных условий жизнедеятельности для воздуха производственных помещений должно выполняться условие
, (2.1)
где Сi - концентрация i-гo вещества в воздухе,
ПДКi - предельно допустимая концентрация i-гo вещества в рабочей зоне.
Если в воздухе присутствуют вещества однонаправленного действия на организм человека, вступает в силу так называемый эффект суммации.Для таких веществ должно выполняться условие
, (2.2)
где n - число суммирующихся веществ.
Защита от вредных веществ на производстве. Мероприятия по обеспечению безопасности труда при работе с вредными веществами должны предусматривать:
- замену более токсичных веществ менее токсичными;
- применение прогрессивных технологий на производстве (замкнутый цикл, автоматизация, дистанционное управление);
- выбор производственного оборудования, не допускающего выделения вредных веществ в количествах, превышающих ПДК;
- наличие вентиляции, средств пожаровзрывозащиты;
- применение средств индивидуальной защиты (СИЗ).
Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
Обеспечение микроклиматических условий. Кроме вредных примесей в воздух помещений в результате технологических процессов может поступать избыточное тепло от приборов, оборудования, людей, лучистой энергии солнца и т.п., а также избыточная влага (пары воды). Нормализация воздушной среды производственных помещений, т.е. удаление вредных примесей, избыточного тепла и влаги осуществляется с помощью вентиляции, как местной, организуемой в местах выделения примесей, тепла или влаги, так и общеобменной.
Таким образом, для обеспечения качества воздушной среды необходимо правильно выбрать систему вентиляции, рассчитать ее параметры, основным из которых является потребное количество воздуха, поступающего в помещение и удаляемого из него.
Потребным воздухообменом называется количество воздуха, которое необходимо вводить в помещение (или удалять из него) в течение часа. Для оценки качества вентиляции необходимо знать фактический воздухообмен, т.е. то количество воздуха, которое в действительности поступает (удаляется) в течение часа.
Кратностью воздухообмена называется число, показывающее, сколько раз в течение часа происходит полная замена воздуха в помещении. Кратность воздухообмена (ч-1) определяется по формуле:
, (2.3)
где Lф – фактический воздухообмен, м3/ч,
V – объем помещения, м3.
2.1.2. Определение потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции. При нормальном микроклимате (отсутствие избыточного тепла, влажности) в случае отсутствия выделений вредных веществ в результате технологических процессов или из материалов, хранящихся в помещении (или их содержание находится в пределах санитарных норм), воздухообмен (м3/ч) можно определить по формуле
, (2.4)
где N - число работающих,
L1 - расход воздуха на одного работающего.
Значение L1 зависит от объема помещения, который приходится на 1 человека, и нормируется СН 245-71 «Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий». При отсутствии естественной вентиляции L1 = 60 м3/чел.
Выделение вредных веществ.Пусть G – количество выделяемого вредного вещества, мг/ч; Сприт – концентрация этого же вредного вещества в приточном воздухе; qвыт – концентрация вещества в вытяжном воздухе; L1 – количество воздуха, поступающего в помещение, L2 – количество воздуха, удаляемого из помещения. Тогда, по закону сохранения вещества, имеем:
, (2.5)
Но, поскольку одним из требований, предъявляемых к вентиляции является L1 = L2 = L, получим
(2.6)
Воздух, поступающий извне, как бы разбавляет воздух в помещении до концентрации qвыт. Но по санитарным требованиям должно выполняться условие qвыт < ПДК. Следовательно, потребный воздухообмен
(2.7)
Требование к концентрации вещества в приточном воздухе:
(2.8)
В случае выделения нескольких веществ, не обладающих эффектом суммации, потребный воздухообмен рассчитывается по каждому из них, а затем выбирается максимальное значение. В случае n суммирующихся веществ окончательная величина потребного воздухообмена рассчитывается как Ln.
Выделение избыточного тепла.При вентиляции избыточное тепло Q расходуется на нагрев поступающего воздуха (изменение температуры с t = tприт до t = tвыт:
, (2.9)
где L – воздухообмен, m = L· - масса нагреваемого воздуха в час, - плотность воздуха. с – теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/(кг×°К). Плотность сухого воздуха при заданных температуре и давлении может быть вычислена с использованием уравнения Менделеева-Клапейрона: 
, где M — молярная масса сухого воздуха, равная 29 г/моль, p — абсолютное давление, R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура в Кельвинах. Таким образом, при стандартной атмосфере Международного союза теоретической и прикладной химии (температуре 0 °С, давлении 100 кПа, нулевой влажности) плотность воздуха 1,2754 кгм3подстановкой получаем, что при 20 °C, 101,325 кПа и сухом воздухе плотность атмосферы составляет 1,2041 кгм3.
Из 2.9 получим:
(1.10)
Обычно известна температура в рабочей зоне (tраб.з.), т.е. в объеме пространства, высотой до 2 м над полом или рабочей площадкой. Температура вытяжного воздуха (tвыт) в таком случае определяется по формуле
, (1.11)
где Н - высота вытяжных отверстий над уровнем рабочей площадки, м;
t = 0,5... 1°С/м - температурный градиент по высоте (в задачах принимать t = 1 °С/м).