Зміст
1 Виробничий мікроклімат і його вплив на організм людини ... ... 3
2 Основні параметри мікроклімату ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5
3 Створення необхідних параметрів мікроклімату ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .9
3.1 Системи вентиляції ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
3.2 Кондиціонування повітря ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .11
3.3 Системи опалення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
3.4 Контрольно-вимірювальні прилади ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
Список використаної літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 13
1 Виробничий мікроклімат і його вплив на організм людини
Мікроклімат виробничих приміщень - це клімат внутрішнього середовища цих приміщень, який визначається діючими організм людини поєднаннями температури, вологості і швидкості руху повітря, а також температури навколишніх поверхонь.
На (малюнку 1) наведено класифікацію виробничого мікроклімату.
Малюнок 1 - Види виробничого мікроклімату
Метеорологічні умови робочої середовища (мікроклімат) впливають на процес теплообміну і характер роботи. Мікроклімат характеризується температурою повітря, його вологістю і швидкістю руху, а також інтенсивністю теплового випромінювання. Тривалий вплив на людину несприятливих метеорологічних умов різко погіршує його самопочуття, знижує продуктивність праці і призводить до захворювань.
Висока температура повітря сприяє швидкій стомлюваності працюючого, може призвести до перегрівання організму, теплового удару. Низька температура повітря може викликати місцеве або загальне охолодження організму, може стати причиною простудного захворювання або обмороження.
Вологість повітря значно впливає на терморегуляцію організму людини. Висока відносна вологість (відношення вмісту водяної пари в 1 м3 повітря до максимально можливого змісту в цьому ж об'ємі) при високій температурі повітря сприяє перегрівання організму, при низькій температурі ж вона підсилює тепловіддачу з поверхні шкіри, що веде до переохолодження організму. Низька вологість викликає пересихання слизових оболонок шляхів працюючого.
Рухливість повітря ефективно сприяє тепловіддачі організму людини і позитивно проявляється при високих температурах, але негативно низьких.
Суб'єктивні відчуття людини змінюються в залежності від зміни параметрів мікроклімату (таблиця 1).
Таблиця 1 - Залежність суб'єктивних відчуттів людини від параметрів робочого середовища
Для створення нормальних умов праці у виробничих приміщеннях забезпечують нормативні значення параметрів мікроклімату: температури повітря, його відносної вологості і швидкості руху, а також інтенсивності теплового випромінювання.
2 Основні параметри мікроклімату
У процесі роботи у виробничому приміщенні людина перебуває під впливом певних умов, або мікроклімату - клімату внутрішнього середовища цих приміщень. До основних нормованих показниками мікроклімату повітря робочої зони відносяться температура, відносна вологість, швидкість руху повітря. Істотний вплив на параметри мікроклімату і стан людського організму робить також інтенсивність теплового випромінювання різних нагрітих поверхонь, температура яких перевищує температуру у виробничому приміщенні.
Відносна вологість повітря являє собою відношення фактичної кількості водяної пари в повітрі при даній температурі до кількості водяної пари, що насичує повітря при цій температурі.
Якщо у виробничому приміщенні знаходяться різні джерела тепла, температура яких перевищує температуру людського тіла, то тепло від них мимоволі переходить до менш нагрітого тіла, тобто людині. Розрізняють три способи поширення тепла: теплопровідність, конвекцію і теплове випромінювання.
Теплопровідність являє собою перенесення тепла внаслідок безладного (теплового) руху мікрочастинок (атомів, молекул), які безпосередньо прилягають один з одним. Конвекцією називається перенесення тепла внаслідок руху та перемішування макроскопічних об'ємів газу або рідини. Теплове випромінювання - це процес розповсюдження електромагнітних коливань з різною довжиною хвилі, обумовлений тепловим рухом атомів або молекул випромінюючого тіла.
У реальних умовах тепло передається не яким-небудь одним із зазначених вище способів вище способів, а комбінованим.
Тепло, що надходить у виробниче приміщення від різних джерел, впливає на температуру повітря в ньому. Кількість тепла, переданого навколишньому повітрю конвекцією (Qк, Вт), при безперервному процесі тепловіддачі може бути розраховане за законом тепловіддачі Ньютона, який для безперервного процесу тепловіддачі записується у вигляді:
де α - коефіцієнт конвекції,
S - площа тепловіддачі, м2
t - температура джерела, º С;
tв - температура навколишнього повітря, º С.
Кількість тепла, переданого за допомогою випромінювання (Qі, Дж) від більш нагрітого твердого до менш нагрітого тіла, визначається:
де S - поверхня випромінювання, м2;
τ - час, с;
C1-2 - коефіцієнт взаємного випромінювання,
Θ - середній кутовий коефіцієнт.
Людина в процесі праці постійно знаходиться в стані теплової взаємодії з навколишнім середовищем. Для нормального перебігу фізіологічних процесів в організмі людини потрібно підтримку практично постійної температури (36,6 º С). Здатність людського організму до підтримання постійної температури носить назву терморегуляції. Терморегуляція досягається відведенням виділяється організмом тепла в процесі життєдіяльності в навколишній простір.
Тепловіддача від організму в навколишнє середовище відбувається в результаті: теплопровідності через одяг (Qт); конвекції тіла (Qк); випромінювання на навколишні поверхні (Qі), випаровування вологи з поверхні шкіри (Qісп); нагріву повітря, що видихається (Qв), тобто .:
Qобщ = Qт + Qк + Qі + Qісп + Qв
Це рівняння називається рівняння теплового балансу. Внесок перерахованих вище шляхів передачі тепла непостійний і залежить параметрів мікроклімату у виробничому приміщенні, а також від температури оточуючих людину поверхонь (стін, стелі, обладнання). Якщо температура цих поверхонь нижча за температуру людського тіла, то теплообмін випромінюванням йде від організму людини до холодних поверхнях. В іншому випадку теплообмін здійснюється у зворотному напрямку: від нагрітих поверхонь до людини. Тепловіддача конвекцією залежить від температури повітря в приміщенні і швидкості його руху випаровування - від відносної вологості і швидкості руху повітря. Основну частку в процесі відведення тепла від організму людини (близько 90% загальної кількості тепла) вносять випромінювання, конвекція і випаровування.
Нормальне теплове самопочуття людини при виконанні ним роботи будь-якої категорії тяжкості досягається при дотриманні теплового балансу. Розглянемо, як впливають основні параметри мікроклімату на тепловіддачу від організму людини в навколишнє середовище.
Вплив температури навколишнього повітря на людський організм пов'язано в першу чергу з звуженням або розширенням кровоносних судин шкіри. Під дією низьких температур повітря кровоносних судини шкіри звужуються, в результаті чого сповільнюється потік крові до поверхні тіла і знижується тепловіддача від поверхні тіла за рахунок конвекції і випромінювання. При високих температурах навколишнього повітря спостерігається зворотна картина: за рахунок розширення кровоносних судин шкіри і збільшення припливу крові істотно збільшується тепловіддача.
У нормативних документах введено поняття оптимальних та допустимих параметрів мікроклімату.
Оптимальними мікрокліматичними умовами є такі поєднання кількісних параметрів мікроклімату, які при тривалому і систематичному впливі на людину забезпечують збереження нормального функціонального і теплового стану організму без напруги механізмів терморегуляції.
Допустимі умови забезпечують таким поєднанням кількісних параметрів мікроклімату, що при тривалому і систематичному впливі на людину може викликати минущі та швидко нормалізуються зміни функціонального і теплового стану організму, що супроводжуються напругою механізмів терморегуляції, що не виходять за межі фізіологічних пристосованих можливостей.
У ГОСТ 12.1.005-88 "Воздух робочої зони. Загальні санітарно-гігієнічні вимоги "представлені оптимальні і допустимі параметри мікроклімату у виробничому приміщенні залежно від тяжкості виконуваних робіт, кількості надлишкового тепла в приміщенні і сезону (пори року).
Відповідно до цього ГОСТом розрізняють холодний і перехолодний періоди року (з середньодобовою температурою зовнішнього повітря нижче +10 º С), а також теплий період року (з температурою +10 º С і вище). Всі категорії виконуваних робіт поділяються на: легкі (енерговитрати до 172 Вт), середньої тяжкості (енерговитрати до 172-293 Вт) і важкі (енерговитрати більше 293 Вт). За кількістю надлишкового тепла виробничі приміщення діляться на приміщення з незначними надлишками явною теплоти (Qя.т. ≤ 23,2 Дж/м3 ∙ с) і приміщення зі значним надлишками явною теплоти (Qя.т.> 23,2 Дж/м3 ∙ з ). Виробничі приміщення з незначними надлишками явною теплоти відносяться до "холодним цехах", а зі значними - до "гарячих".
Для підтримки нормальних параметрів мікроклімату в робочій зоні застосовують: механізацію та автоматизацію технологічних процесів, захист від джерел теплового випромінювання, влаштування систем вентиляції, кондиціонування повітря та опалення. Важливе місце має і правильна організація праці та відпочинку працівників, що виконують трудомісткі роботи в гарячих цехах.
Механізація і автоматизація виробничого процесу дозволяє різко знизити трудове навантаження на працюючих (масу що піднімається і переміщуваного вантажу вручну, відстань переміщення вантажу, зменшити переходи, зумовлені технологічним процесом), зовсім прибрати людину з виробничого середовища, переклавши його трудові функції на автоматизовані машини й устаткування. Для захисту від теплового випромінювання використовують різні матеріали теплоізолюючі, влаштовують теплозахисні екрани та спеціальні системи вентиляції (повітряне душірованіе). Теплозахисні засоби повинні забезпечувати теплову опромінення на робочих місцях не більше 350 Вт/м2 і температуру поверхні обладнання не вище 35 º С при температурі всередині джерела тепла до 100 º С і не вище 45 º С - при температурі всередині джерела тепла вище 100 º С.
Основний показник, що характеризує ефективність теплоізоляційних матеріалів, - низький коефіцієнт теплопровідності, який становить для більшості з них 0,025-0,2 Вт / м ∙ К.
Для теплоізоляції використовують різні матеріали, наприклад, азбестову тканину і картон, спеціальні бетон і цемент, мінеральну і шлакову вату, склотканина та ін В якості теплоізоляційних матеріалів для трубопроводів пари та гарячої води, а також для трубопроводів холодопостачання, використовуваних в промиленних холодильниках, можуть бути використані матеріали мінеральної вати.
Теплозахисні екрани використовують для локалізації джерел теплового випромінювання, зниження опромінення на робочих місцях, а також для зниження температури поверхонь.
Для кількісної характеристики захисної дії екран використовують наступні показники: кратність ослаблення теплового потоку (m); ефективність дії екрана (ηе). Ці характеристики виражаються наступними залежностями:
де Е1 і Е2 - інтенсивність теплового опромінення на робочому місці відповідно до і після установки екранів, Вт/м2.
Розрізняють тепловідображуючі, теплопоглинальні і тепловідвідні екрани. Тепловідображуючі екрани виготовляються з алюмінію або стали, а також фольги або сітки на їх основі. Теплопоглинальні екран є конструкції з вогнетривкої цегли, азбестового картону або скла. Тепловідвідні екрани - це порожнисті конструкції, охолоджувані зсередини водою.
Своєрідним тепловідвідними прозорим екраном служить так звана водяна завіса, яку влаштовують у технологічних отворів промислових печей і через яку вводять всередину печей інструменти, оброблювані матеріали, заготовки та ін
3 Створення необхідних параметрів мікроклімату
3.1 Системи вентиляції
Для створення необхідних параметрів мікроклімату у виробничому приміщенні застосовують системи вентиляції та кондиціонування повітря, а також різні опалювальні пристрої. Вентиляція представляє собою зміну повітря в приміщенні, призначену підтримувати в ньому відповідні метеорологічні умови і чистоту повітряного середовища.
Вентиляція приміщень досягається видаленням з них нагрітого або забрудненого повітря і подачею чистого зовнішнього повітря. Загальнообмінна вентиляція, призначена для забезпечення заданих метеорологічних умов здійснює зміну повітря у всьому приміщенні. Вона призначена для підтримки необхідних параметрів повітряного середовища у всьому об'ємі приміщення. Схема такої вентиляції представлена внизу (малюнок 2).
Рисунок 2 - Схема загальнообмінної вентиляції (стрілками показаний напрямок руху повітря)
Для ефективної роботи системи загальнообмінної вентиляції при підтримці необхідних параметрів мікроклімату кількість повітря, що надходить в приміщення (Lпр), повинна бути практично дорівнює кількості повітря, що видаляється з нього (Lвит).
Кількість припливного повітря, необхідного для видалення надлишків явною теплоти з приміщення (Qізб, кДж / год), визначається виразом:
де Lпр - необхідну кількість припливного, м3 / год;
C - питома теплоємність повітря при постійному тиску, що дорівнює 1 кДж / (кг ∙ град);
ρпр - щільність припливного повітря, кг/м3;
tвит - температура повітря, що видаляється, º С;
tпр - температура припливного повітря, º С.
Для ефективного видалення надлишків явною теплоти температура припливного повітря повинна бути на 5-6 º С нижче температури повітря в робочій зоні.
Кількість припливного повітря, необхідне для видалення вологи, що виділилася в приміщенні, розраховують за формулою:
де Gвп - маса водяної пари, що виділяються в приміщенні, г / год;
dвит - вміст вологи в видаляється з приміщення повітрі, г / кг;
dпріт - вміст вологи в зовнішньому повітрі, г / кг;
ρпр - щільність припливного повітря.
За способом переміщення повітря вентиляція може бути як природною, так і з механічним спонуканням, можливо також поєднання цих двох способів. При природній вентиляції повітря переміщається за рахунок різниці температур в приміщенні і зовнішнього повітря, а також в результаті дії вітру.
Способи природної вентиляції: інфільтрація, провітрювання, аерація, з використанням дефлекторів.
При механічній вентиляції повітря переміщається за допомогою спеціальних повітродувних машин-вентиляторів, що створюють опреленного тиск і служать для переміщення повітря у вентиляційній мережі. Найчастіше на практиці використовують осьові радіатори.
Для створення необхідних параметрів мікроклімату на певній ділянці виробничого приміщення використовується місцева припливна вентиляція. Вона подає повітря не у всі приміщення, а лише в обмежену частину. Місцева припливна вентиляція може бути забезпечена шляхом влаштування повітряної душів і оазисів, або повітряно-теплової завіси.
Повітряні душі застосовують для захисту працюючих від повітряного теплового випромінювання інтенсивністю 350 Вт/м2 і більше. Принцип їх дії заснований на охолодженні працюючого струменем увлаженного повітряного потоку, швидкість якого становить 1-3,5 м / c. При цьому збільшується тепловіддача від організму людини в навколишнє середовище.
Повітряних оазисах, що представляють собою частина виробничого приміщення, обмеженого з усіх сторін переносними перегородками, створюються необхідні параметри мікроклімату. Зазначені джерела використовуються в гарячих цехах.
Для захисту людей від переохолодження в холодну пору року в дверних отворах і воротах влаштовують повітряні і повітряно-теплові завіси. Принцип їх роботи заснований на тому, що під кутом до холодного повітряному потоку, що надходить в приміщення, спрямований повітряний потік (кімнатної температури або підігрітий) який або знижує швидкість і змінює напрямок холодного потоку, зменшуючи ймовірність виникнення протягів у виробничому приміщенні, або підігріває холодний потік (у разі повітряно-теплової завіси).
3.2 Кондиціонування повітря
У теперішній час для підтримки для необхідних параметрів мікроклімату широко застосовують установки для кондиціонування повітря (кондиціонування). Кондиціонуванням повітря називається створення та автоматична підтримка у виробничих або побутових приміщеннях незалежно від зовнішніх метеорологічних умов постійних чи змінюються за певною програмою температури, вологості, чистоти і швидкості руху повітря, поєднання яких створює комфортні умови праці, або потрібно для нормального перебігу технологічного процесу. Кондиціонер - це автоматизована вентиляційна установка, підтримує в приміщенні задані параметри мікроклімату.
3.3 Системи опалення
Для підтримки заданої температури повітря в приміщеннях в холодну пору року використовують водяну, парову, повітряне та комбіновану системи опалення.
У системах водяного опалення в якості теплоносія використовується вода, або перегріта вище цієї температури. Такі системи опалення найбільш ефективні в санітарно-гігієнічному відношенні.
Системи парового опалення використовується, як правило, в промислових приміщеннях. Теплоносієм в них є водяна пара низького або високого тиску.
У повітряних системах для опалення використовується нагріте в спеціальних установках (калориферах) повітря. Комбіновані системи опалення використовують як елементи розглянуті вище системи опалення.
3.4 Контрольно-вимірювальні прилади
Параметри мікроклімату у виробничих приміщеннях контролюються різними контрольно-вимірювальними приладами. Для вимірювання температури повітря у виробничих приміщеннях застосовують ртутні (для вимірювання температури вище 0 º С) і спиртові (для вимірювання температури нижче 0 º С) термометри. Якщо потрібна постійна реєстрація зміни температури в часі, використовують прилади, які називаються термографії.
Вимірювання відносної вологості повітря здійснюється психрометрами і гігрометрами; для реєстрації зміни цього параметра в часі служить Гігрограф.
Аспіраційний психрометр, що складається з сухого і вологого термометрів, розташованих в металеві трубки і обдуваються повітрям зі швидкістю 3-4 м / c, в результаті чого підвищується стабільність свідчень термометрів і практично усувається вплив теплового випромінювання. Визначення відносної вологості здійснюється також з використанням психометричних таблиць. Аспіраційні психрометри, наприклад МВ-4М або М-34, можуть бути використані для одночасного вимірювання в приміщенні температури повітря і відносної вологості.
Іншим пристроєм для визначення відносної вологості служить гігрометр, дія якого заснована на властивості деяких органічних речовин подовжуватися у вологому повітрі й зменшуватися. Вимірюючи деформацію чутливості елемента, можна судити про величину відносної вологості у виробничому приміщенні. Прикладом гігрографа може служити прилад типу М-21.
Швидкість руху повітря у виробничому приміщенні вимірюється - анемометрами. Робота крильчатиє анемометра заснована на зміні швидкості обертання спеціального колеса, оснащеного алюмінієвими крилами, розташованими під кутом 45 º до площини, перпендикулярної осі обертання колеса. Вісь з'єднана з лічильником оборотів. При зміні швидкості повітряного потоку змінюється і швидкість обертання, тобто збільшується (зменшується) число оборотів за певний проміжок часу. З цієї інформації можна визначити швидкість повітряного потоку.
Інтенсивність теплового вимірюють актинометри, дія яких заснована на поглинанні теплового випромінювання та реєстрації виділилася теплової енергії. Найпростіший теплової приймач - термопара. Являє собою електричний контур з двох дротів, виготовлених з різних матеріалів (як металів, так і напівпровідників). Дві дроту із різних матеріалів зварюють або споюють між собою. Теплове випромінювання нагріває один з спаїв двох дротів, у той час як інший спай служить для порівняння і підтримується при постійній температурі.
Список використаних джерел
1. Безпека життєдіяльності / За ред. Л.А. Мурахи. - 2-е вид. перераб. і доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 431 с.
2. Бєлов С.В. Безпека життєдіяльності: підручник для вузів С.В. Бєлов, А.В. Ільницька, А.Ф. Козьяков. - 4-е вид. испр. і доп. М.: Вища школа, 2004. - 606 с.
3. Безпека життєдіяльності: навчальний посібник для вузів Н.П. Кукін, В.Л. Лапін, Н.Л. Пономарьов. - 2-е вид. испр. і доп. М.: Вища школа, 2001. - 319 с.
1 Виробничий мікроклімат і його вплив на організм людини ... ... 3
2 Основні параметри мікроклімату ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5
3 Створення необхідних параметрів мікроклімату ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .9
3.1 Системи вентиляції ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
3.2 Кондиціонування повітря ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .11
3.3 Системи опалення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
3.4 Контрольно-вимірювальні прилади ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
Список використаної літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 13
1 Виробничий мікроклімат і його вплив на організм людини
Мікроклімат виробничих приміщень - це клімат внутрішнього середовища цих приміщень, який визначається діючими організм людини поєднаннями температури, вологості і швидкості руху повітря, а також температури навколишніх поверхонь.
На (малюнку 1) наведено класифікацію виробничого мікроклімату.
Малюнок 1 - Види виробничого мікроклімату
Метеорологічні умови робочої середовища (мікроклімат) впливають на процес теплообміну і характер роботи. Мікроклімат характеризується температурою повітря, його вологістю і швидкістю руху, а також інтенсивністю теплового випромінювання. Тривалий вплив на людину несприятливих метеорологічних умов різко погіршує його самопочуття, знижує продуктивність праці і призводить до захворювань.
Висока температура повітря сприяє швидкій стомлюваності працюючого, може призвести до перегрівання організму, теплового удару. Низька температура повітря може викликати місцеве або загальне охолодження організму, може стати причиною простудного захворювання або обмороження.
Вологість повітря значно впливає на терморегуляцію організму людини. Висока відносна вологість (відношення вмісту водяної пари в
Рухливість повітря ефективно сприяє тепловіддачі організму людини і позитивно проявляється при високих температурах, але негативно низьких.
Суб'єктивні відчуття людини змінюються в залежності від зміни параметрів мікроклімату (таблиця 1).
| Температура повітря, º С | Відносна вологість повітря,% | Суб'єктивне відчуття |
| 21 24 30 | 40 75 85 90 20 65 80 100 25 50 65 80 90 | Найбільш приємний стан. Хороше, спокійний стан. Відсутність неприємних відчуттів. Втома, пригнічений стан. Відсутність неприємних відчуттів. Неприємні відчуття. Потреба в спокої. Неможливість виконання важкої роботи. Відсутність неприємних відчуттів. Нормальна працездатність. Неможливість виконання важкої роботи. Підвищення температури тіла. Небезпека для здоров'я. |
Для створення нормальних умов праці у виробничих приміщеннях забезпечують нормативні значення параметрів мікроклімату: температури повітря, його відносної вологості і швидкості руху, а також інтенсивності теплового випромінювання.
2 Основні параметри мікроклімату
У процесі роботи у виробничому приміщенні людина перебуває під впливом певних умов, або мікроклімату - клімату внутрішнього середовища цих приміщень. До основних нормованих показниками мікроклімату повітря робочої зони відносяться температура, відносна вологість, швидкість руху повітря. Істотний вплив на параметри мікроклімату і стан людського організму робить також інтенсивність теплового випромінювання різних нагрітих поверхонь, температура яких перевищує температуру у виробничому приміщенні.
Відносна вологість повітря являє собою відношення фактичної кількості водяної пари в повітрі при даній температурі до кількості водяної пари, що насичує повітря при цій температурі.
Якщо у виробничому приміщенні знаходяться різні джерела тепла, температура яких перевищує температуру людського тіла, то тепло від них мимоволі переходить до менш нагрітого тіла, тобто людині. Розрізняють три способи поширення тепла: теплопровідність, конвекцію і теплове випромінювання.
Теплопровідність являє собою перенесення тепла внаслідок безладного (теплового) руху мікрочастинок (атомів, молекул), які безпосередньо прилягають один з одним. Конвекцією називається перенесення тепла внаслідок руху та перемішування макроскопічних об'ємів газу або рідини. Теплове випромінювання - це процес розповсюдження електромагнітних коливань з різною довжиною хвилі, обумовлений тепловим рухом атомів або молекул випромінюючого тіла.
У реальних умовах тепло передається не яким-небудь одним із зазначених вище способів вище способів, а комбінованим.
Тепло, що надходить у виробниче приміщення від різних джерел, впливає на температуру повітря в ньому. Кількість тепла, переданого навколишньому повітрю конвекцією (Qк, Вт), при безперервному процесі тепловіддачі може бути розраховане за законом тепловіддачі Ньютона, який для безперервного процесу тепловіддачі записується у вигляді:
де α - коефіцієнт конвекції,
S - площа тепловіддачі, м2
t - температура джерела, º С;
tв - температура навколишнього повітря, º С.
Кількість тепла, переданого за допомогою випромінювання (Qі, Дж) від більш нагрітого твердого до менш нагрітого тіла, визначається:
де S - поверхня випромінювання, м2;
τ - час, с;
C1-2 - коефіцієнт взаємного випромінювання,
Θ - середній кутовий коефіцієнт.
Людина в процесі праці постійно знаходиться в стані теплової взаємодії з навколишнім середовищем. Для нормального перебігу фізіологічних процесів в організмі людини потрібно підтримку практично постійної температури (36,6 º С). Здатність людського організму до підтримання постійної температури носить назву терморегуляції. Терморегуляція досягається відведенням виділяється організмом тепла в процесі життєдіяльності в навколишній простір.
Тепловіддача від організму в навколишнє середовище відбувається в результаті: теплопровідності через одяг (Qт); конвекції тіла (Qк); випромінювання на навколишні поверхні (Qі), випаровування вологи з поверхні шкіри (Qісп); нагріву повітря, що видихається (Qв), тобто .:
Qобщ = Qт + Qк + Qі + Qісп + Qв
Це рівняння називається рівняння теплового балансу. Внесок перерахованих вище шляхів передачі тепла непостійний і залежить параметрів мікроклімату у виробничому приміщенні, а також від температури оточуючих людину поверхонь (стін, стелі, обладнання). Якщо температура цих поверхонь нижча за температуру людського тіла, то теплообмін випромінюванням йде від організму людини до холодних поверхнях. В іншому випадку теплообмін здійснюється у зворотному напрямку: від нагрітих поверхонь до людини. Тепловіддача конвекцією залежить від температури повітря в приміщенні і швидкості його руху випаровування - від відносної вологості і швидкості руху повітря. Основну частку в процесі відведення тепла від організму людини (близько 90% загальної кількості тепла) вносять випромінювання, конвекція і випаровування.
Нормальне теплове самопочуття людини при виконанні ним роботи будь-якої категорії тяжкості досягається при дотриманні теплового балансу. Розглянемо, як впливають основні параметри мікроклімату на тепловіддачу від організму людини в навколишнє середовище.
Вплив температури навколишнього повітря на людський організм пов'язано в першу чергу з звуженням або розширенням кровоносних судин шкіри. Під дією низьких температур повітря кровоносних судини шкіри звужуються, в результаті чого сповільнюється потік крові до поверхні тіла і знижується тепловіддача від поверхні тіла за рахунок конвекції і випромінювання. При високих температурах навколишнього повітря спостерігається зворотна картина: за рахунок розширення кровоносних судин шкіри і збільшення припливу крові істотно збільшується тепловіддача.
У нормативних документах введено поняття оптимальних та допустимих параметрів мікроклімату.
Оптимальними мікрокліматичними умовами є такі поєднання кількісних параметрів мікроклімату, які при тривалому і систематичному впливі на людину забезпечують збереження нормального функціонального і теплового стану організму без напруги механізмів терморегуляції.
Допустимі умови забезпечують таким поєднанням кількісних параметрів мікроклімату, що при тривалому і систематичному впливі на людину може викликати минущі та швидко нормалізуються зміни функціонального і теплового стану організму, що супроводжуються напругою механізмів терморегуляції, що не виходять за межі фізіологічних пристосованих можливостей.
У ГОСТ 12.1.005-88 "Воздух робочої зони. Загальні санітарно-гігієнічні вимоги "представлені оптимальні і допустимі параметри мікроклімату у виробничому приміщенні залежно від тяжкості виконуваних робіт, кількості надлишкового тепла в приміщенні і сезону (пори року).
Відповідно до цього ГОСТом розрізняють холодний і перехолодний періоди року (з середньодобовою температурою зовнішнього повітря нижче +10 º С), а також теплий період року (з температурою +10 º С і вище). Всі категорії виконуваних робіт поділяються на: легкі (енерговитрати до 172 Вт), середньої тяжкості (енерговитрати до 172-293 Вт) і важкі (енерговитрати більше 293 Вт). За кількістю надлишкового тепла виробничі приміщення діляться на приміщення з незначними надлишками явною теплоти (Qя.т. ≤ 23,2 Дж/м3 ∙ с) і приміщення зі значним надлишками явною теплоти (Qя.т.> 23,2 Дж/м3 ∙ з ). Виробничі приміщення з незначними надлишками явною теплоти відносяться до "холодним цехах", а зі значними - до "гарячих".
Для підтримки нормальних параметрів мікроклімату в робочій зоні застосовують: механізацію та автоматизацію технологічних процесів, захист від джерел теплового випромінювання, влаштування систем вентиляції, кондиціонування повітря та опалення. Важливе місце має і правильна організація праці та відпочинку працівників, що виконують трудомісткі роботи в гарячих цехах.
Механізація і автоматизація виробничого процесу дозволяє різко знизити трудове навантаження на працюючих (масу що піднімається і переміщуваного вантажу вручну, відстань переміщення вантажу, зменшити переходи, зумовлені технологічним процесом), зовсім прибрати людину з виробничого середовища, переклавши його трудові функції на автоматизовані машини й устаткування. Для захисту від теплового випромінювання використовують різні матеріали теплоізолюючі, влаштовують теплозахисні екрани та спеціальні системи вентиляції (повітряне душірованіе). Теплозахисні засоби повинні забезпечувати теплову опромінення на робочих місцях не більше 350 Вт/м2 і температуру поверхні обладнання не вище 35 º С при температурі всередині джерела тепла до 100 º С і не вище 45 º С - при температурі всередині джерела тепла вище 100 º С.
Основний показник, що характеризує ефективність теплоізоляційних матеріалів, - низький коефіцієнт теплопровідності, який становить для більшості з них 0,025-0,2 Вт / м ∙ К.
Для теплоізоляції використовують різні матеріали, наприклад, азбестову тканину і картон, спеціальні бетон і цемент, мінеральну і шлакову вату, склотканина та ін В якості теплоізоляційних матеріалів для трубопроводів пари та гарячої води, а також для трубопроводів холодопостачання, використовуваних в промиленних холодильниках, можуть бути використані матеріали мінеральної вати.
Теплозахисні екрани використовують для локалізації джерел теплового випромінювання, зниження опромінення на робочих місцях, а також для зниження температури поверхонь.
Для кількісної характеристики захисної дії екран використовують наступні показники: кратність ослаблення теплового потоку (m); ефективність дії екрана (ηе). Ці характеристики виражаються наступними залежностями:
де Е1 і Е2 - інтенсивність теплового опромінення на робочому місці відповідно до і після установки екранів, Вт/м2.
Розрізняють тепловідображуючі, теплопоглинальні і тепловідвідні екрани. Тепловідображуючі екрани виготовляються з алюмінію або стали, а також фольги або сітки на їх основі. Теплопоглинальні екран є конструкції з вогнетривкої цегли, азбестового картону або скла. Тепловідвідні екрани - це порожнисті конструкції, охолоджувані зсередини водою.
Своєрідним тепловідвідними прозорим екраном служить так звана водяна завіса, яку влаштовують у технологічних отворів промислових печей і через яку вводять всередину печей інструменти, оброблювані матеріали, заготовки та ін
3 Створення необхідних параметрів мікроклімату
3.1 Системи вентиляції
Для створення необхідних параметрів мікроклімату у виробничому приміщенні застосовують системи вентиляції та кондиціонування повітря, а також різні опалювальні пристрої. Вентиляція представляє собою зміну повітря в приміщенні, призначену підтримувати в ньому відповідні метеорологічні умови і чистоту повітряного середовища.
Вентиляція приміщень досягається видаленням з них нагрітого або забрудненого повітря і подачею чистого зовнішнього повітря. Загальнообмінна вентиляція, призначена для забезпечення заданих метеорологічних умов здійснює зміну повітря у всьому приміщенні. Вона призначена для підтримки необхідних параметрів повітряного середовища у всьому об'ємі приміщення. Схема такої вентиляції представлена внизу (малюнок 2).
Рисунок 2 - Схема загальнообмінної вентиляції (стрілками показаний напрямок руху повітря)
Для ефективної роботи системи загальнообмінної вентиляції при підтримці необхідних параметрів мікроклімату кількість повітря, що надходить в приміщення (Lпр), повинна бути практично дорівнює кількості повітря, що видаляється з нього (Lвит).
Кількість припливного повітря, необхідного для видалення надлишків явною теплоти з приміщення (Qізб, кДж / год), визначається виразом:
де Lпр - необхідну кількість припливного, м3 / год;
C - питома теплоємність повітря при постійному тиску, що дорівнює 1 кДж / (кг ∙ град);
ρпр - щільність припливного повітря, кг/м3;
tвит - температура повітря, що видаляється, º С;
tпр - температура припливного повітря, º С.
Для ефективного видалення надлишків явною теплоти температура припливного повітря повинна бути на 5-6 º С нижче температури повітря в робочій зоні.
Кількість припливного повітря, необхідне для видалення вологи, що виділилася в приміщенні, розраховують за формулою:
де Gвп - маса водяної пари, що виділяються в приміщенні, г / год;
dвит - вміст вологи в видаляється з приміщення повітрі, г / кг;
dпріт - вміст вологи в зовнішньому повітрі, г / кг;
ρпр - щільність припливного повітря.
За способом переміщення повітря вентиляція може бути як природною, так і з механічним спонуканням, можливо також поєднання цих двох способів. При природній вентиляції повітря переміщається за рахунок різниці температур в приміщенні і зовнішнього повітря, а також в результаті дії вітру.
Способи природної вентиляції: інфільтрація, провітрювання, аерація, з використанням дефлекторів.
При механічній вентиляції повітря переміщається за допомогою спеціальних повітродувних машин-вентиляторів, що створюють опреленного тиск і служать для переміщення повітря у вентиляційній мережі. Найчастіше на практиці використовують осьові радіатори.
Для створення необхідних параметрів мікроклімату на певній ділянці виробничого приміщення використовується місцева припливна вентиляція. Вона подає повітря не у всі приміщення, а лише в обмежену частину. Місцева припливна вентиляція може бути забезпечена шляхом влаштування повітряної душів і оазисів, або повітряно-теплової завіси.
Повітряні душі застосовують для захисту працюючих від повітряного теплового випромінювання інтенсивністю 350 Вт/м2 і більше. Принцип їх дії заснований на охолодженні працюючого струменем увлаженного повітряного потоку, швидкість якого становить 1-3,5 м / c. При цьому збільшується тепловіддача від організму людини в навколишнє середовище.
Повітряних оазисах, що представляють собою частина виробничого приміщення, обмеженого з усіх сторін переносними перегородками, створюються необхідні параметри мікроклімату. Зазначені джерела використовуються в гарячих цехах.
Для захисту людей від переохолодження в холодну пору року в дверних отворах і воротах влаштовують повітряні і повітряно-теплові завіси. Принцип їх роботи заснований на тому, що під кутом до холодного повітряному потоку, що надходить в приміщення, спрямований повітряний потік (кімнатної температури або підігрітий) який або знижує швидкість і змінює напрямок холодного потоку, зменшуючи ймовірність виникнення протягів у виробничому приміщенні, або підігріває холодний потік (у разі повітряно-теплової завіси).
3.2 Кондиціонування повітря
У теперішній час для підтримки для необхідних параметрів мікроклімату широко застосовують установки для кондиціонування повітря (кондиціонування). Кондиціонуванням повітря називається створення та автоматична підтримка у виробничих або побутових приміщеннях незалежно від зовнішніх метеорологічних умов постійних чи змінюються за певною програмою температури, вологості, чистоти і швидкості руху повітря, поєднання яких створює комфортні умови праці, або потрібно для нормального перебігу технологічного процесу. Кондиціонер - це автоматизована вентиляційна установка, підтримує в приміщенні задані параметри мікроклімату.
3.3 Системи опалення
Для підтримки заданої температури повітря в приміщеннях в холодну пору року використовують водяну, парову, повітряне та комбіновану системи опалення.
У системах водяного опалення в якості теплоносія використовується вода, або перегріта вище цієї температури. Такі системи опалення найбільш ефективні в санітарно-гігієнічному відношенні.
Системи парового опалення використовується, як правило, в промислових приміщеннях. Теплоносієм в них є водяна пара низького або високого тиску.
У повітряних системах для опалення використовується нагріте в спеціальних установках (калориферах) повітря. Комбіновані системи опалення використовують як елементи розглянуті вище системи опалення.
3.4 Контрольно-вимірювальні прилади
Параметри мікроклімату у виробничих приміщеннях контролюються різними контрольно-вимірювальними приладами. Для вимірювання температури повітря у виробничих приміщеннях застосовують ртутні (для вимірювання температури вище 0 º С) і спиртові (для вимірювання температури нижче 0 º С) термометри. Якщо потрібна постійна реєстрація зміни температури в часі, використовують прилади, які називаються термографії.
Вимірювання відносної вологості повітря здійснюється психрометрами і гігрометрами; для реєстрації зміни цього параметра в часі служить Гігрограф.
Аспіраційний психрометр, що складається з сухого і вологого термометрів, розташованих в металеві трубки і обдуваються повітрям зі швидкістю 3-4 м / c, в результаті чого підвищується стабільність свідчень термометрів і практично усувається вплив теплового випромінювання. Визначення відносної вологості здійснюється також з використанням психометричних таблиць. Аспіраційні психрометри, наприклад МВ-4М або М-34, можуть бути використані для одночасного вимірювання в приміщенні температури повітря і відносної вологості.
Іншим пристроєм для визначення відносної вологості служить гігрометр, дія якого заснована на властивості деяких органічних речовин подовжуватися у вологому повітрі й зменшуватися. Вимірюючи деформацію чутливості елемента, можна судити про величину відносної вологості у виробничому приміщенні. Прикладом гігрографа може служити прилад типу М-21.
Швидкість руху повітря у виробничому приміщенні вимірюється - анемометрами. Робота крильчатиє анемометра заснована на зміні швидкості обертання спеціального колеса, оснащеного алюмінієвими крилами, розташованими під кутом 45 º до площини, перпендикулярної осі обертання колеса. Вісь з'єднана з лічильником оборотів. При зміні швидкості повітряного потоку змінюється і швидкість обертання, тобто збільшується (зменшується) число оборотів за певний проміжок часу. З цієї інформації можна визначити швидкість повітряного потоку.
Інтенсивність теплового вимірюють актинометри, дія яких заснована на поглинанні теплового випромінювання та реєстрації виділилася теплової енергії. Найпростіший теплової приймач - термопара. Являє собою електричний контур з двох дротів, виготовлених з різних матеріалів (як металів, так і напівпровідників). Дві дроту із різних матеріалів зварюють або споюють між собою. Теплове випромінювання нагріває один з спаїв двох дротів, у той час як інший спай служить для порівняння і підтримується при постійній температурі.
Список використаних джерел
1. Безпека життєдіяльності / За ред. Л.А. Мурахи. - 2-е вид. перераб. і доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 431 с.
2. Бєлов С.В. Безпека життєдіяльності: підручник для вузів С.В. Бєлов, А.В. Ільницька, А.Ф. Козьяков. - 4-е вид. испр. і доп. М.: Вища школа, 2004. - 606 с.
3. Безпека життєдіяльності: навчальний посібник для вузів Н.П. Кукін, В.Л. Лапін, Н.Л. Пономарьов. - 2-е вид. испр. і доп. М.: Вища школа, 2001. - 319 с.