Нормирование параметров микроклимата измерение параметров микроклимата
Тема 1 Измерение и нормирование параметров микроклимата
Под микроклиматом понимают комплекс физических факторов воздушной среды, которые оказывают влияние на тепловое состояние человека. Микроклимат формируют следующие параметры:
скорость движения воздуха;
интенсивность инфракрасного излучения.
Различают следующие виды микроклимата:
1. Нагревающий– это микроклимат, который может привести к перегреванию организма (горячие цехи, литейные, термические, выработки глубоких шахт и др.).
2. Охлаждающий– это микроклимат, который может привести к переохлаждению организма (холодильные цехи, строительно-монтажные работы в холодный период года и др.).
3. Оптимальный– это микроклимат, который при длительном систематическом воздействии обеспечивает нормальное тепловое состояние организма, чувство комфорта и создает условия для высокого уровня работоспособности.
4. Допустимый– это микроклимат, который при длительном и систематическом воздействии может вызвать быстропроходящие изменения теплового состояния организма, сопровождающиеся дискомфортными тепловыми ощущениями, ухудшающими самочувствие и снижающие работоспособность.
5. Предельно-допустимый– это микроклимат, который при длительном и систематическом воздействии может привести к стойким изменениям теплового состояния организма, сопровождающиеся срывом термостабильности организма и жалобами на выраженное перегревание или переохлаждение.
Выполнение работ в указанных выше микроклиматических условиях может привести к оптимальному, допустимому, предельно-допустимому и недопустимому тепловым состояниям.
Основная роль в поддержании оптимального теплового состояния отводится терморегуляции, т.е. процессам образования тепла и отдачи тепла во внешнюю среду, направленных на обеспечение термостабильности организма, т.е. поддержание внутренней температуры тела на постоянном уровне.
При работе в нагревающем микроклимате в результате потоотделения (4 – 8 литров в смену) нарушается водносолевой, белковый, углеводные обмены, происходит обезвоживание организма и потеря микроэлементов (калия, кальция, магния, цинка, йода и др.) и водорастворимых витаминов (С, В1, В2). Отмечаются изменения в сердечно-сосудистой и нервной системах, а также в системах дыхания. У работающих учащается пульс, повышается артериальное давление максимальное и снижается минимальное, развивается гипертрофия левого желудочка сердца. Увеличивается частота дыхания в 2 – 2,5 раза, оно становится поверхностным. Ослабляется внимание, замедляется реакция, нарушается координация движений, снижается работоспособность.
При работе в охлаждающем микроклимате могут отмечаться охлаждения и переохлаждения (гипотермия) организма. Наблюдается сосудистый спазм, сопровождающийся ощущением боли, усиливаются обменные процессы в организме, увеличивается артериальное давление, изменяется углеводный обмен и др. Глубокое охлаждение угнетает фукцию центральной нервной системы, может привести к холодовой травме, отморожению отдельных частей тела. Длительное воздействие охлаждающего микроклимата (особенно с увлажнением) может привести к развитию профессиональной патологии.
НОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА
Нормативные параметры микроклимата устанавливают СанПиН 2.2.4.548-96 “Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений” в рабочей зоне.
В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 “Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны” рабочая зона – это пространство высотой 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания работающих.
Рабочее место – участок помещения, на котором в течение рабочей смены или части ее осуществляется трудовая деятельность. Рабочим местом может являться несколько участков производственного помещения. Если эти участки расположены по всему помещению, то рабочим местом считается вся площадь помещения.
Рабочее место может быть:
1. постоянным, на котором работающий находится большую часть своего рабочего времени (не менее 50 % или не менее 2 ч непрерывно);
2. непостоянным, на котором работающий находится меньшую часть (менее 50 % или менее 2 ч непрерывно) своего рабочего времени.
Нормируемыми параметрами являются:
1. температура воздуха;
2. относительная влажность воздуха;
3. скорость движения воздуха;
4. интенсивность теплового излучения.
При их нормировании учитываются следующие факторы:
1. категория тяжести выполняемых работ;
Разграничение работ по тяжести осуществляется на основе общих энергозатрат организма в ккал/ч (Вт.), (табл. 4 прил.). Работы могут быть:
1. лёгкие физические (категории Iа, Iб);
2. средней тяжести физические (категории IIа, IIб);
3. тяжёлые физические (категория III);
Время года подразделяется на два периода:
1. холодный, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной +10°C и ниже;
2. тёплый, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10°C.
На рабочих местах с термоисточниками нормируется интенсивность теплового излучения.
Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих на рабочих местах от производственных источников, нагретых до темного свечения ( материалов, изделий и др. ) должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 1.
Допустимые величины интенсивности теплового облучения поверхности тела работающих от производственных источников
При наличии теплового облучения работающих температура воздуха на рабочих местах не должна превышать в зависимости от категории работ следующих величин: 25 °C – при категории работ 1а;
24 °C – при категории работ 1б;
22 °C – при категории работ 11а;
21 °C – при категории работ 11б;
20 °C – при категории работ 111.
Документацией установлены две группы нормативных параметров микроклимата в производственных помещениях:
1. Оптимальные микроклиматические условия – сочетания количественных показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции. Они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности.
2. Допустимые микроклиматические условия – сочетания количественных показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызывать преходящие и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности. Допустимые параметры микроклимата устанавливаются, когда по технологическим условиям, техническим или экономическим причинам невозможно обеспечить оптимальные нормы.
Мероприятия по обеспечению нормального теплового состояния организма человека
1. Отопление помещений.
2. Вентиляция помещений.
3. Кондиционирование воздуха.
4. Воздушное душирование.
5. Термоизоляция, экранирование источников тепла (холода).
6. Устройство тепловых воздушных завес в технологических, транспортных проемах.
7. Устройство тамбуров при входе в здания.
8. Дистанционное управление, автоматизация, механизация производственных процессов, работ.
9. Компенсация неблагоприятного воздействия одного параметра микроклимата изменением другого.
10. Использование рациональной спецодежды и других средств индивидуальной защиты.
11. Организация рационального питьевого режима.
12. Организация помещений для отдыха и обогревания (охлаждения).
13. Регламентация режима труда и отдыха (увеличение перерывов в работе, сокращение рабочего дня, увеличение продолжительности отпуска, уменьшение стажа работы и др.).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Приборы, применяемые для исследования метеорологических условий
1. Измерение температуры воздуха производят с помощью ртутных и спиртовых термометров. При измерении температуры выше 0 ºС следует пользоваться ртутным термометром, так как ртуть при нагревании расширяется равномерно, спирт – неравномерно. При температуре ниже (-39 ºС) ртуть замерзает, спирт не замерзает даже при температуре ниже (-100 ºС), следовательно, для измерения низких температур необходимо пользоваться спиртовыми термометрами.
Для установления наибольшей или наименьшей температуры воздуха в тот или иной период времени пользуются максимальными или минимальными термометрами. Кроме этого, температуру воздуха измеряют и регистрируют с помощью термографов и парных термометров. Можно измерять температуру воздуха при помощи психрометра по сухому термометру.
2. Измерение влажности воздуха производят с помощью психрометра, гигрометра, термогигрографа, измерителя влажности.
При оценке параметров микроклимата определяется относительная влажность, не зависящая от температуры внутреннего воздуха. Для определения относительной влажности в данной работе используется аспирационный психрометр Ассмана.
Психрометр Ассмана состоит из двух термометров. Резервуар со ртутью одного из них обернут батистом. Перед проведением измерения батист необходимо смочить дистиллированной водой. Влага, напитывающая батист, испаряясь с различной скоростью в зависимости от влажности воздуха, отнимает тепло термометра, поэтому показания влажного термометра всегда ниже показаний сухого термометра. Для обеспечения постоянной скорости испарения влаги термометры обдуваются с постоянной скоростью (4 м/с) вентилятором, встроенным в головку прибора. Термометры помещены в двойную трубчатую защиту с воздушным зазором между термометрами и никелированными трубками, это предохраняет резервуары со ртутью термометра от воздействия тепловых излучений.
Перед подвеской психрометра в зоне измерения приводят в движение его вентилятор. Через 4–5 минут, (зимой – через 2–5 минут) после запуска вентилятора, не выключая его, можно снимать показания термометров. Щели головки необходимо закрывать ветробойным щитком, имеющемся на каждом аспирационном психрометре.
Относительная влажность воздуха j, %, определяется по формуле
, (1)
где А – абсолютная влажность воздуха, г/м 3 ;
, (2)
0,5 – постоянный психрометрический коэффициент для психрометра Ассмана;
Тс – показания сухого термометра, ºС;
Тв – показания влажного термометра, ºС;
Р – барометрическое давление, кПа.
Относительную влажность воздуха по показаниям сухого и влажного термометров можно определить по психрометрическому графику (рис. 1).
3. Для измерения атмосферного давления служат барометры. В практике метрологических наблюдений для измерения атмосферного давления применяют барометры-анероиды разных моделей. Простейший из них имеет металлическую анероидную коробку, деформирующуюся с изменением атмосферного давления. Деформация с помощью передаточного механизма приводит в движение стрелку, перемещающуюся на неподвижном циферблате со шкалой. Кроме барометра в производственных исследованиях пользуются барографом, регистрирующим атмосферное давление во времени.
4. Измерение скорости движения воздуха производится крыльчатыми, чашечными анемометрами, кататермометрами, термоанемометрами. Чашечный анемометр используется для измерения скорости движения воздуха от 1 до 50 м/с, крыльчатый – от 0,3 до 5 м/с, кататермометр – от 0,1 до 0,5 м/с, термоанемометр – от 0,1 до 5 м/с.
Принцип действия крыльчатого анемометра. При производстве измерений сначала записывают показания счетчика. Затем крыльчатка должна набрать постоянную скорость вращения при выключенном счетчике (10–15 сек.). После этого включают счетчик одновременно с секундомером и в течение определенного времени (1–2 мин.) счетчик фиксирует число оборотов. При замерах ось крыльчатого анемометра должна быть расположена по направлению воздушного потока. По истечении времени замера счетчик выключают, снимают показания и определяют по формуле число оборотов крыльчатки в секунду:
где: n – угловая скорость крыльчатки, об/с;
С2 – конечное показание счетчика, об;
С1 – начальное показание счетчика, об;
t – время экспозиции, с.
Зная число оборотов крыльчатки в секунду определяют линейную скорость движения воздуха, м/с, при помощи тарировочных графиков, составленных индивидуально к каждому прибору (рис. 2).
Порядок выполнения работы
1. Определение относительной влажности воздуха при помощи аспирационного психрометра Ассмана.
1) Резиновой грушей с пипеткой смочить батист в правой трубке психрометра.
2) Включить вентилятор, встроенный в головку прибора.
3) Установить на приборе ветробойные щитки.
4) Снять показания влажного и сухого термометров после стабилизации температур.
5) По табл. 1 определить максимальную влажность воздуха при температуре сухого и влажного термометров.
6) Вычислить абсолютную влажность воздуха по формуле (2).
7) Вычислить относительную влажность воздуха j1 по формуле (1).
8) Пользуясь графиком (рис. 1) определить относительную влажность воздуха j2.
2. Определение температуры воздуха.
Снять показания сухого термометра психрометра.
3. Определение скорости движения воздуха с помощью крыльчатого анемометра.
Определить скорость движения воздуха с помощью анемометра в соответствии с пунктом 4 экспериментальной части (см. Приборы, применяемые для исследования).
4. Все полученные данные занести в протокол № 1.
5. Заполнить протокол № 2:
6. Сделать санитарно-гигиеническую оценку параметров микроклимата на рабочем месте и выводы по каждому исследуемому фактору.
7. Написать рекомендации по обеспечению нормативных параметров микроклимата.
При защите работы представляется отчет следующего содержания:
1. Наименование работы.
5. Исследуемые параметры.
6. Перечень используемых приборов.
7. Методика измерения исследуемых параметров (рекомендуется).
8. Протоколы измерений.
9. Расчетные формулы с расшифровкой обозначений.
10. Расчет необходимых параметров.
11. Выводы по каждому исследуемому фактору.
12.Рекомендации по обеспечению нормативных параметров.
Используемые источники
1. СанПиН 2.2.4.548–96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. – М. : Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997. – 20 с.
2. ГОСТ 12.1.005–88. Межгосударственный стандарт. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны ( ред. от 20.06.2000 ) – М. : Изд-во стандартов, 2000. – 75 с.
3. Р 2.2.2006-05. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. Утв. Гл. санитарным врачом РФ 29.07.2005г. Введ. в действие с 1.11.2005 г. СПб.: НИИОТ СПб., 2005. – 147 с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Протокол № 1
Определение фактических параметров микроклимата
Нормирование параметров микроклимата в производственных помещениях
Санитарные нормы микроклимата производственных помещений устанавливают оптимальные и допустимые микроклиматические условия для рабочей зоны производственных помещений. Допустимые микроклиматические условия позволяют поддерживать тепловое состояние организма, не выходя за пределы физиологических возможностей, и при этом не наносят вред здоровью. В отличие от этого оптимальные микроклиматические условия обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности.
Оптимальные и допустимые значения параметров микроклимата устанавливают с учетом тяжести выполняемой работы и периодов года. Работы, характеризуемые энергозатратами организма, по своей тяжести подразделяются на следующие категории:
легкие физические работы (категория I) охватывают виды деятельности, при которых расход энергии составляет до 120 ккал/ч (категория Iа) и от 120 до 150 ккал/ч (категория Iб). К категории Iа относятся работы, производимые сидя и не требующие физического напряжения. К категории I6 относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением;
физические работы средней тяжести (категория II) охватывают виды деятельности, при которых расход энергии составляет от 150 до 200 ккал/ч (категория IIа) и от 200 до 250 ккал/ч (категория IIб). К категории IIа относятся работы, связанные с ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения. К категории IIб относятся работы, выполняемые стоя, связанные с ходьбой, переноской небольших (до 10 кг) тяжестей и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением;
тяжелые физические работы (категория III) связаны с постоянным передвижением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требуют больших физических усилий; энергозатраты более 250 ккал/ч.
Периоды года подразделяются в зависимости от среднесуточной температуры наружного воздуха: если эта температура равна +10°С и выше — теплый период, менее + 10°С — холодный.
Показателями, характеризующими микроклимат, являются:
температура воздуха;
температура ограждающих поверхностей и технологического холодильного оборудования;
скорость движения воздуха;
интенсивность теплового излучения.
Оптимальные и допустимые показатели температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений должны соответствовать величинам, приведенным в соответствующих документах. В кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники, а также в других помещениях при выполнении работ операторского типа, связанных с нервно-эмоциональным напряжением, должны соблюдаться оптимальные величины температуры воздуха (22-24°С), его относительной влажности (40-60%,) и скорости движения (не более 0,1 м/с).
При обеспечении оптимальных показателей микроклимата температура внутренних поверхностей, ограждающих рабочую зону конструкций (стен, пола, потолка) или устройств, а также температура наружных поверхностей технологического оборудования или его ограждающих устройств не должны выходить более чем на 2°С за пределы оптимальных величин температуры воздуха.
При температуре внутренних поверхностей ограждающих конструкций ниже или выше оптимальных величин температуры воздуха рабочие места должны быть удалены от них на расстояние не менее 1 м.
Во всех случаях температура нагретых поверхностей технологического оборудования или его ограждающих устройств в целях профилактики типовых травм не должна превышать 45°С.
Нормирование параметров микроклимата.
В зависимости от избытка явного тепла все производственные помещения подразделяются на две категории:
помещения с незначительными избытками тепла, в которых тепловыделения от оборудования, людей не превышает 23Дж/с·м 3 (мясные, овощные, рыбные и хол. цеха)
помещения со значительным избытком явного тепла, в которых избыток явного тепла более 23Дж/с·м 3 (горячий цех, печное отопление хлебозавода, кондитерские цеха)
Период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10 0 С и выше, считается теплым, ниже +10 0 С – холодным.
Категории работ – это разграничение работ на основе общих затрат организма человека, ккал/ч. И все работы делятся на три категории:
І – легкая, энергозатраты до 172 Вт;
ІІІ – тяжелая, энерго затраты более 293 Вт.
ГОСТ 12.1.005 – 88 ССБТ регламентирует оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.
20. Мероприятия и средства для обеспечения нормируемых параметров микроклимата и поддержания чистоты воздуха.
Улучшение метеорологических условий в производственных помещениях осуществляется прежде всего техническими средствами еще на стадии проектирования – это механизация и автоматизация трудоемких работ, производственных процессов, а также применение дистанционного управления и наблюдения, когда обслуживающий персонал находится в помещениях с нормальным микроклиматам.
Обеспечение нормальных параметров микроклимата достигается также в результате уменьшения тепловых потерь, теплоизоляции аппаратов и трубопроводов, применением вентиляции и душирования рабочих мест, экранирования оборудования и обеспечения его герметичности, использования средств индивидуальной защиты, питьевого режима, рациональной организации труда и отдыха.
Теплоизоляция является эффективным мероприятием не только по уменьшению интенсивности теплового излучение от нагретых поверхностей, но и общих теплоносителей, а также для предотвращения ожогов при прикосновении к этим поверхностям. По действующим санитарным нормам температура нагретых поверхностей оборудования и ограждений на р.м. не должна превышать 45 0 С, а для оборудования, внутри которого температура равна или ниже 100 0 С – не более 35 0 С. Для теплоизоляции применяют разнообразные материалы и конструкции (специальные бетоны и кирпич, минеральную и стеклянную вату, асбест, войлок и т.д.). Немаловажную роль играет и окраска внешних поверхностей нагретых тел. Так, расчеты показывают, что покрытие пресс-форм алюминиевой краской приводит к снижению лучистой теплоотдачи в 2 раза, а расход электроэнергии на их нагрев – на 4 %.
Наиболее эффективным и распространенным способом защиты от теплового излучения является экранирование. По принципу работы экраны условно подразделяются на теплопоглощающие, теплоотражающие и теплоотводящие, а в зависимости от возможности наблюдения за технологическим процессом экраны подразделяются на три типа: непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные.
Материалами для теплоотражающих экранов служит листовой алюминий, жесть, алюминиевая фольга; для теплопоглощающих экранов – асбестовые щиты, огнеупорный кирпич; теплоотводящие экраны представляют собой сварные или литые конструкции, охлаждаемые протекающей внутри водой.
К полупрозрачным экранам относятся металлические сетки, цепные звенья, армированное стекло, водяные, воздушно – водяные завесы, снижающие интенсивность теплового излучения до 80 %. В качестве прозрачных экранов используют силикатное стекло, кварцевое и органическое стекло.
Герметичность нагретого оборудования нарушается вследствие постоянной деформации швов, стыков конструкции аппаратов, что приводит к ухудшению метеорологических условий.
Особое значение для предупреждения перегрева организма в производственных условиях имеет рациональный питьевой режим, режим труда и водные процедуры. По существующему в нашей стране законодательству работающие в цехах с повышенными тепловыделениями (более 20 ккал/м 3 ч) обеспечиваются подсоленной газированной водой, содержащей от 0,2 до 0,5% хлорида натрия. Питье такой воды способствует уменьшению жары, потоотделения, снижению температуры тела, повышению производительности труда. Кроме того, следует учитывать возможное неблагоприятное влияние резкой смены температуры на р.м., например, при температуре около 40 0 С на р.м. температура воздуха в комнате отдыха должна поддерживаться на уровне 25-28 0 С.
Большое значение для создания нормальных метеорологических условий имеет рациональное размещения оборудования. Так, аппараты с большими тепловыделениями размещают на открытом воздухе или в отдельных изолированных помещениях, располагая их преимущественно в один ряд.
Наиболее эффективным средством создания оптимальных условий микроклимата и чистоты воздуха является кондиционирование воздуха, при котором осуществляется регулирование не только температуры воздуха, но и его влажность, скорость и очистка от пыли.
Немалую роль в профилактике перегревания играют индивидуальные средства защиты. Спецодежда должна быть воздухо- и влагопроницаемой (хлопчатобумажная, льняная; грубошерстное сукно). Для защиты от инфракрасного излучения используют отражающие ткани, на поверхности которых распылен тонкий слой металлов. Для защиты головы от излучения применяют дюралевые, фибровые каски, войлочные шляпы, а от перегрева и ожогов применяют шляпы с широкими полями из войлока, фетра или сукна.
Для защиты ног применяют специальную обувь. Материал обуви должен быть стойким против повышенной температуры, облучения, искр, малотеплопроводен и воздухопроницаем. Для защиты рук применяют брезентовые рукавицы.
Для защиты глаз от воздействия энергии излучения используют очки со светофильтрами. Светофильтр подбирают со спектральной характеристикой, соответствующей спектральному диапазону потока излучения, для защиты от которого очки предназначены.
Для защиты лица и глаз используют щитки из органического стекла, металлической сетки и комбинированные (из стекла и сетки) маски со светофильтром.
Организационные и медико-профилактические мероприятия. Важным фактором, способствующим повышению работоспособности рабочих горячих цехов, является рациональный режим труда и отдыха.
Работающие проходят предварительные и периодические (ежегодные) медицинские осмотры. Противопоказаниями к приему на работу в условиях воздействия высокой температуры и инфракрасного излучения являются органические заболевания сердечно-сосудистой системы, почек, желудка, кожи и др.
Для измерения параметров микроклимата используют следующие приборы: термометры (ртутные, спиртовые) для измерения температуры воздуха; психрометры для измерения влажности воздуха; анемометры для измерения скорости движения воздуха.