Совокупность каких параметров определяет производственный микроклимат мти. Микроклимат помещения под микроклиматом помещения понимается совокупность
Важнейшим физическим фактором окружающей (производственной) среды, от которого зависят работоспособность и состояние здоровья работающего населения является микроклимат. Производственный микроклимат характеризуется такими параметрами, как уровень температуры и влажности воздуха, скоростью его движения и интенсивностью тепловой радиации преимущественно в инфракрасной и частично в ультрафиолетовой области спектра электромагнитных излучений.
Температура воздуха, определяя метеорологические условия производственной среды, играет важнейшую роль в создании комфортных условий труда промышленных рабочих. На многих производствах - металлургических (доменные, конверторные, мартеновские, прокатные цеха), машиностроительных (литейные, кузнечные, термические цехи), а также тепловых электростанциях, текстильных, резиновых, швейных, стекольных, пищевых производствах, выпуске строительных материалов (кирпич, бетон) труд рабочих сопряжен с влиянием неблагоприятного нагревающего климата. В то же время, ряд производств, напротив, характеризуются пониженной температурой воздуха рабочих мест - труд работников, занятых на элеваторах, в складских помещениях, в некоторых цехах судостроительных заводов, мясо-молочной промышленности.
Работы на открытом воздухе (строительство, лесозаготовка, рыбный промысел, добыча нефти и газа, геологоразведка и др.) в осенний, зимний, весенний и летний периоды года зачастую проходят в крайне неблагоприятных климатических условиях. Порой разница между самой низкой и самой горячей точкой температуры воздуха достигает очень больших значений (диапазон колебаний составляет от 500С до 800С).
В этой связи, является несомненно актуальным гигиеническая оценка основных закономерностей формирования микроклимата, адаптации организма к нагревающему и охлаждающему климату, обоснование соответствующих нормативов, разработка комплексных профилактических мероприятий по обеспечению комфортного микроклимата.
Характеристика микроклимата. Параметрами микроклимата, при которых выполняет работу человек и от которой зависит теплообмен между организмом человека и окружающей средой, являются температура окружающей среды, скорость движения воздуха и влажность воздуха.
Температура окружающей среды и скорость движения атмосферного воздуха зависят от очень многих параметров, определяемых временем года и целым комплексом других гидро-метеорологических факторов, которые формируют климат региона. Движение воздуха в производственных помещениях создается конвекционными потоками, в результате неравномерного нагревания воздушных масс от источников тепловыделения.
Влажность воздуха зависит от содержания в нем паров воды и подразделяется на абсолютную влажность (выражается парциальным давлением водяных паров [Па] или в весовых единицах в определенном объеме воздуха [г/м ]); максимальную влажность (выражается количеством влаги при полном насыщении воздуха при данной температуре); относительную влажность (выражается отношением абсолютной влажности к максимальной, выраженной в процентах). Дефицит насыщения - это разница между максимальной и абсолютной влажностью воздуха.
Комфортный (нейтральный) микроклимат характеризуется комфортным тепловым ощущением, а тепловой баланс в организме обеспечивается без напряжения процессов терморегуляции.
Нагревающий микроклимат характеризуется тем, что на рабочих местах параметры микроклимата значительно выше средних значений границы зоны комфорта.
Охлаждающий микроклимат характеризуется температурами воздуха значительно меньшими, чем нижние границы зоны комфорта.
Терморегуляция - взаимосочетание процессов теплообразования и теплоотдачи, регулируемых нервно-эндокринным путем.
Теплообразование - тепло, продуцируемое организмом, за счет окислительновосстановительных реакций при сгорании белков, жиров и углеводов.
Теплоотдача - переход теплоты, освобождаемой в процессе жизнедеятельности, из организма в окружающую среду.
Теплоотдача осуществляется путем радиационной теплоотдачи (излучением тепла телом человека по отношению к окружающим поверхностям, имеющим более низкую температуру); конвекции (отдача тепла с поверхности тела человека притекающими к нему менее нагретым слоям воздуха); проведения тепла (отдача тепла предметам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела); испарения воды с поверхности кожи и дыхательных путей. В условиях метеорологического комфорта, теплоотдача излучением составляет в среднем 5065%, испарением воды (пота) - 20-25%, конвекцией - 15-30% от общих потерь тепла организмом.
Влияние нагревающего и охлаждающего микроклимата на организм.
Являясь саморегулирующей системой, организм человека, используя целый каскад физиолого-биохимических реакций, поддерживает постоянство температуры тела за счет усиления или ослабления механизмов теплопродукции и теплоотдачи. Динамическое соотношение процессов теплообразования и теплоотдачи регулируются терморегуляторными центрами и корой головного мозга. При этом совокупность физиолого-биохимических процессов, обусловленная деятельностью центральной нервной системы, направленной на поддержание температурного гомеостаза, определяет саму суть процесса терморегуляции.
Терморегуляция является одним из наиболее важных физиологических механизмов, с помощью которых поддерживается относительное динамическое постоянство функций организма при различных метеорологических условиях и разной тяжести выполняемой работы. Система терморегуляции включает тепловой центр, расположенный в гипоталамусе, термочувствительные нервные клетки в различных отделах центральной нервной системы, терморецепторы внутренних органов, слизистых оболочек и кожи с соответствующими нервными проводящими путями, эфферентные нервные пути и эффекторные органы в виде кожных сосудов, эндокринных и потовых желез, скелетных мышц.
Среди физиологических механизмов, с помощью которых устанавливается соответствующее соотношение химической и физической терморегуляции, большую роль играет симпатическая нервная система. По симпатическим нервным волокнам импульсы от центральной нервной системы передаются мускулатуре и печени, участвующим в процессе химической терморегуляции. Характер и интенсивность теплоотдачи с поверхности кожи, в реализации механизма которого важное значение отводится сосудистой реакции в ответ на раздражение температурным фактором, также во многом определяется деятельностью симпатической нервной системы.
При воздействии на организм нагревающего климата механизм терморегуляции способствует увеличению теплоотдачи через систему кровообращения и повышенным потоотделением. Роль системы кровообращения состоит в увеличении частоты сердечных сокращений и минутного объема крови, в результате чего происходит усиление тока крови через кожу в следствие расширения кожных сосудов и капилляров. Указанный механизм приводит к увеличению теплопроводности тканей и поступлению тепла в окружающую среду.
При воздействии на организм охлаждающего климата, механизмы терморегуляции направлены на уменьшение теплоотдачи и увеличение количества тепла, вырабатываемого организмом. Уменьшение теплоотдачи происходит в результате сужения (спазма) кровеносных сосудов поверхностных тканей и снижения их температуры. Увеличение теплообразования осуществляется преимущественно за счет повышения мышечного тонуса и рефлекторно возникающей дрожи скелетной мускулатуры.
Сложный процесс физической химической терморегуляции в
производственных условиях характеризуется многообразными изменениями и взаимодействием физиологических функций работающего организма. При перегревании и переохлаждении в организме возникают значительные изменения в поведенческих, физиологических реакциях, включая и эндокринную систему. Охлаждение организма, как правило, сопровождается усиленной секрецией адреналина, который стимулирует клеточный обмен и уменьшает теплоотдачу. В таблице № 12 представлена классификация тепловых состояний организма человека, построенная на данных о характере изменения приспособительных механизмов системы терморегуляции в условиях теплового равновесия, перегревания и охлаждения.
Оптимальный микроклимат характеризуется сочетанием таких параметров, которые обусловливают сохранение нормального функционального состояния организма без напряжения реакции терморегуляции. Он создает ощущение теплового комфорта и предпосылки для сохранения высокого уровня работоспособности. Допустимым микроклиматом является сочетание параметров, которые вызывают изменение функционального состояния организма и напряжение реакции терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей.
Показатель | Уровень физиологических показателей в условиях | ||||||
перегревания | теплового равновесия | охлаждения | |||||
предельно | предельно допустимые | допус | оптималь | допус | предельно | предельно | |
Т еплоощущения | очень | жарко | тепло | комфорт | прох | холодно | очень |
Ректальная температура, °С | 39,5-38,5 | 38,4-37,7 | 37,6 | 37,0-37,4 | 36,7 | 36,6-35,5 | Ниже 35,5 |
Оральная температура, °С | 40,0-38,4 | 38,3-37,5 | 37,4 | 36,6-37,0 | 36,0 | 35,9-34,5 | Ниже 34,5 |
Средневзвешенная температура кожи, °С | 40,5-38,0 | 38,5-36,1 | 36,0 | 32,5-33,5 | 30,0 | 29,9-27,0 | Ниже 27,0 |
Средняя температура тела, °С | 39,5-38,5 | 38,4-37,6 | bgcolor=white>37,536,0-36,7 | 34,5 | 34,4-31,7 | Ниже 31,7 | |
Разность температур туловища и конечностей (грудь-стопа), °С | -2,5-+1,5 | -1,5-0 | 0 | +4,0-+2,0 | +6,0 | +6,0-+10,0 | Выше 10,0 |
Внутренний градиент температур, °С | +1,0-0 | 0--1,6 | -1,6 | -4,5--3,5 | +6,7 | -6,7--8,5 | >-8,5 |
Т еплоизоляция поверхностных тканей, кло | 0,60 | ||||||
Потеря веса, г/ч | 1200-650 | 650-250 | 250 | 40-60 | 80 | 80-100 | - |
Частота пульса, уд/мин | 160-120 | 120-90 | 90 | 60-80 | 60 | 60-50 | - |
Т еплопродукция организма, Вт/м2 | 80-65 | 65-45 | 45 | 60-45 | 70 | 70-140 | Повышение до 350 с последующим уменьшением |
Теплоотдача испарением влаги, Вт/м2 | 185-150 | 150-60 | 60 | 10-20 | 25 | 25-35 | - |
Изменение организма, | +420-+250 | +250-+15 | +150 | -50-+50 | -250 | -250--60 | >-600 |
Гигиеническое нормирование микроклимата. Гигиеническое нормирование параметров производственного микроклимата установлено санитарными и гигиеническими нормами: СанПиН «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» № 355 от 14.07.2005, МЗ РК; СН «Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях» № 1.02.02594; ГН «Гигиенические нормы интенсивности инфракрасного излучения от нагретых поверхностей оборудования и ограждений в машинных и котельных отделениях и других производственных помещениях судов» № 1.02.026-94.
Нормируются оптимальные и допустимые параметры микроклимата - температура, относительная влажность и скорость движения воздуха. Значения параметров микроклимата устанавливаются в зависимости от способности человеческого организма к акклиматизации в разное время года и категории работ по уровню энергозатрат (Таблица № 13).
Таблица № 13. Нормируемые величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.
|
Несмотря на адаптационно-приспособительные процессы, обеспечивающие повышение устойчивости организма человека к дискомфортным метеорологическим условиям среды, длительное и интенсивное воздействие тепла и холода, может привести к нарушению его компенсаторно-защитных механизмов и развитию патологических состояний. С целью исключения негативного влияния микроклимата на организм работающих, регламентируется время пребывания работающего контингента на рабочих местах в условиях нагревающего и охлаждающего климата. При этом среднесменная температура воздуха за обычный режим работы, когда люди находятся на рабочих местах, не должна выходить за пределы допустимых величин для соответствующих категорий работ (Таблицы № 14, 15).
Таблица № 14. Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха ниже допустимых величин.
Температура воздуха на рабочем месте, 0С | Время пребывания, не более при категориях работ, ч | ||||
1а | 1б | Па | Пб | III | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
6 | - | - | - | - | 1 |
7 | - | - | - | - | 2 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
8 | - | - | - | 1 | 3 |
9 | - | - | - | 2 | 4 |
10 | - | - | 1 | 3 | 5 |
11 | - | - | 2 | 4 | 6 |
12 | - | 1 | 3 | 5 | 7 |
13 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 |
14 | 2 | 3 | 5 | 7 | - |
15 | 3 | 4 | 6 | 8 | - |
16 | 4 | 5 | 7 | - | - |
17 | 5 | 6 | 8 | - | - |
18 | 6 | 7 | - | - | - |
19 | 7 | 8 | - | - | - |
20 | 8 | - | - | - | - |
Таблица № 15. Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха выше допустимых величин.
Температура воздуха на рабочем месте, °С | Время пребывания, не более при категоі | оиях работ, ч | |
1а-1б | Па-Пб | П1 | |
32,5 | 1 | - | - |
32,0 | 2 | - | - |
31,5 | 2,5 | 1 | - |
31,0 | 3 | 2 | - |
30,5 | 4 | 2,5 | 1 |
30,0 | 5 | 3 | 2 |
29,5 | 5,5 | 4 | 2,5 |
29,0 | 6 | 5 | 3 |
28,5 | 7 | 5,5 | 4 |
28,0 | 8 | 6 | 5 |
27,5 | - | 7 | 5,5 |
27,0 | - | 8 | 6 |
26,5 | - | - | 7 |
26,0 | - | - | 8 |
В практике санитарно-гигиенического контроля для оценки сочетанного воздействия параметров микроклимата и разработки мероприятий по защите работающих от возможного перегревания используется интегральный показатель тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс). ТНС-индекс является эмпирическим показателем, характеризующим сочетанное воздействие на организм температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения (Таблица № 16).
Профилактические мероприятия. Обеспечение теплового баланса осуществляется путем регулирования значений параметров микроклимата в помещении - температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха. Поддержание указанных параметров на уровне оптимальных значений обеспечивает комфортные климатические условия человека, а на уровне допустимых - предельно допустимые, при которых система терморегуляции организма человека обеспечивает тепловой баланс и не допускает перегрева и переохлаждения организма.
Применение систем вентиляции, аэрации, отопления и кондиционирования воздуха обеспечивает требуемые параметры микроклимата и состава воздушной среды.
Эффективно работающая вентиляция (вентиляция - организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения отработанного воздуха и подачу на его место свежего), кондиционирование воздуха (кондиционирование - искусственная автоматическая обработка воздуха с целью поддержания оптимальных микроклиматических условий независимо от характера технологического процесса и условий внешней среды), аэрация (аэрация - организованная естественная вентиляция помещений через фрамуги, форточки, окна) и отопление (отопление - система обеспечения оптимальной температуры воздуха в помещении в холодное время года, которое бывает водяным, паровым и электрическим) способствуют улучшению самочувствия человека и повышению его работоспособности.
На промышленном производстве используется комплекс мер, направленных на профилактику неблагоприятного воздействия нагревающего микроклимата, которые могут быть сгруппированы следующим образом:
Меры, направленные на ограничение тепловыделений в рабочую зону или обеспечивающие возможность работы вне зоны нагревающего микроклимата;
Меры, обеспечивающие снижение температуры воздуха и интенсивности инфракрасного излучения в рабочей зоне;
Меры, обеспечивающие нормализацию теплового состояния работающих в условиях нагревающего микроклимата и способствующие восстановлению физиологических показателей организма.
Комплекс инженерно-технических и санитарно-гигиенических мероприятий, направленных на снижение влияния нагревающего микроклимата на организм рабочих промышленных предприятий включает следующее: исключение пребывания рабочих в неблагоприятной зоне (механизация и автоматизация производственных процессов дистанционного управления); ограничение тепло- и влаговыделений от технологического источника (герметизация, термоизоляция); снижение инфракрасного излучения (экранирование рабочего места); использование средств индивидуальной защиты (костюмы, обувь, каски, рукавицы, очки, щитки); нормализацию физиологических функций организма работающего (рациональный режим труда и отдыха, питьевой режим обеспечивающий восстановление макро- и микроэлементов, витаминов, гидропроцедуры и др.).
В условиях воздействия на работающих охлаждающего микроклимата, профилактические мероприятия должны быть направлены на регламентацию работ, совершенствование санитарно-бытового обеспечения, применение эффективных способов обогрева работающих от охлаждения. Комплекс профилактических мероприятий включает следующее:
Мероприятия, направленные на создание оптимальных и допустимых микроклиматических условий (теплоизоляция помещений, устройство тамбуров и воздушно-тепловых завес у дверей, эффективно работающее отопление и др.);
Мероприятия, обеспечивающие поддержание допустимого теплового состояния работающих в холодный период года на открытом воздухе, в неотапливаемых помещениях и помещениях с искусственно созданным охлаждающим микроклиматом (применение спецодежды, регламентированные перерывы на обогрев и отдых, помещение для сушки спецодежды и обуви, защита временем).
Микроклимат производственной среды определяется сочетанием следующих основных парметров: температурой воздуха, о С; относительной влажностью, %; скоростью движения или подвижности воздуха, м/с.
Температура воздуха – является одним из ведущих факторов, определяющих метеорологические условия.
Подавляющее большинство производственных процессов сопровождается выделением тепла (теплота выделяется при переходе электрической энергии в тепловую, при трении движущихся частей машин). Источниками тепла являются нагретые поверхности трубопроводов, стенок котельных агрегатов, нагревательных печей и т.д. Все они, распространяя тепло, увеличивают температуру окружающего воздуха. Большую долю в общий баланс тепла, особенно в летнее время, вносит энергия солнечного излучения (измеряется температура термометром). Другим важным параметром микроклимата является влажность воздуха.
Относительная влажность – это отношение содержания водяных паров в 1 м 3 воздуха к их максимально возможному содержанию при той же температуре. Влажность влияет на общее состояние человека, затрудняя или облегчая теплообмен между организмом и окружающей средой (при большой влажности воздуха теплоотдача путём испарения влаги с поверхности тела уменьшается, что может привести к перегреванию организма). Для измерения влажности воздуха используют психрометр или гигрометр.
Психрометр состоит из «сухого» и «влажного» термометров. На основании разностей показаний сухого и влажного термометров по психометрической таблице определяют относительную влажность воздуха.
Гигрометр (волосяной) основан на свойстве волоса укорачиваться при уменьшении влажности воздуха.
В понятие микроклимат производственных помещений входит также скорость движения воздуха. Влияние этого фактора на организм человека может иметь положительную и отрицательную стороны: небольшие скорости движения воздуха способствуют испарению влаги с поверхности тела, улучшая теплообмен между организмом и окружающей средой, а при движении воздуха с большими скоростями возникают сквозняки, приводящие к увеличению числа простудных заболеваний среди работающих.
Скорость движения воздуха определяется чашечным анемометром . Принцип работы анемометра основан на вращении потоком воздуха крестовины с чашками – полушарами. Скорость вращения крестовины зависит от скорости движения воздуха, поэтому подсчитывают число оборотов крестовины за контрольное время, а затем количество оборотов выводят на циферблат анемометра и определяют скорость движения воздуха.
Влияние метеорологических факторов на организм человека необходимо рассматривать в их совокупности.
Параметры микроклимата могут меняться в очень широких пределах. При благоприятных сочетаниях параметров микроклимата человек испытывает состояние теплового комфорта, при неблагоприятных – организм человека стремиться сохранить постоянство температуры тела за счёт терморегуляции.
Отклонение параметров микроклимата от оптимального может быть причиной ряда физиологических нарушений в организме человека. Например, высокая температура воздуха в сочетании с малой подвижностью его вызывает ощущение жары, а в сочетании с высокой относительной влажностью способствует перегреванию организма, что может привести к тепловому удару. При пониженной температуре воздуха и высокой скорости его движения наступает переохлаждение организма, которое приводит к простудным заболеваниям.
В соответствии с санитарными нормами СН245-71 и ГОСТом 12.1.005-88 ССБТ. «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования» устанавливаются оптимальные и допустимые метеороло-гические условия в рабочей зоне производственной среды с учётом:
1. Время года – холодный и переходный периоды со среднесуточной температурой воздуха ниже + 10 °С; тёплый период – выше + 10 °С;
2. Тяжесть физической работы – все работы по тяжести подразделяются на три категории: к лёгким физическим работам (категория I) относятся работы, не требующие систематического физического напряжения при затратах энергии человеком не более 172 Вт; к работам средней тяжести (категория II a) относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, не требующие перемещения тяжестей, с энергозатратами от 172 до 232 Вт; к работам средней тяжести (категория II б) относятся работы, связанные с ходьбой и переносом небольших тяжестей (до 10 кг), с энергозатратами от 232 до 293 Вт; к тяжёлым физическим работам (категория III) относятся работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с переносом значительных (более 10 кг) тяжестей, с энергозатратами более 293 Вт.
3. Тепловая характеристика производственного помещения – все производственные помещения делятся на помещения с незначительными избытками явной теплоты, не превышающими 23 Вт/м 3 и значительными избытками явной теплоты – более 23 Вт/м 3 .
При оптимальных параметрах микроклимата обеспечивается тепловой комфорт и высокая работоспособность человека, при допустимых значениях параметров микроклимата может наблюдаться временное понижение работоспособности человека, которое быстро нормализуется, не вызывая нарушения здоровья человека.
Оптимальные значения параметров микроклимата с учётом избытков явной теплоты, тяжести выполняемой работы и сезонов года приведены в таблице.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Все темы данного раздела:
Безопасность жизнедеятельности как наука
Жизнедеятельность – это повседневная деятельность и отдых, т.е. способ существования человека.
Приступая к изучению основ безопасности жизнедеятельности человека в техносф
Экология
Экология биосферыЭкология техно
Человек – среда обитания
Жизнь и деятельность человека находится в непрерывном взаимодействии с окружающей средой. Человек и окружающая его среда обитания образуют постоянно действующую систему «человек – с
Понятие о вредных и опасных производственных факторах
Опасный производственный фактор – негативное воздействие на человека, которое приводит к травме или летальному исходу.
Вредный фактор – негативное воздействие на человека,
Документы по охране труда
Основы образования в области безопасности в нашей стране были заложены в 30 – х годах XX столетия, а подготовка специалистов в области БЖД начата недавно, лишь в 90 – е годы.
Документы по охране труда
Охрана туда – система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, сани
Порядковый номер стандарта в подсистеме
Шифр подсистемы
Управление охраной труда
Управление охраной труда в стране осуществляется в соответствии с законодательством по охране труда Министерством труда и социального развития РФ и его территориальными органами, пр
За соблюдением норм ОТ
Основными видами контроля являются:
1. Оперативный контроль – осуществляется руководителем работ и другими должностными лицами (мастером, начальником цеха и т.д.);
Понятие о производственном травматизме
Производственный травматизм характеризуется травмами и несчастными случаями на производстве в результате воздействия на работающего опасного производственного фактора при выполнении
Расследование и учет несчастных случаев
В соответствии с положением об особенностях расследования несчастных случаев на производстве (Постановление от 24.10.02 г. № 73) в отдельных отраслях и организациях расследованию и
Методы анализа травматизма
Для анализа производственного травматизма применяют следующие методы: статистический, топографический, монографический, экономичес-кий и др.
1. Статистический метод основан
Безопасного труда
Комплексная оценка соответствия рабочих мест требованиям нормативных документов по ОТ именуется широко распространенным в настоящее время термином – АТТЕСТАЦИЯ РАБОЧИХ МЕСТ.
Элементы психологии безопасного труда
В системах электроснабжения оператор (дежурный, оперативно-ремонтный электротехнический персонал) в порядке технической эксплуатации осуществляет управление огромными потоками элект
Воздух рабочей зоны
Под рабочей зоной производственных помещений понимается зона высотой 2 м над уровнем пола или площадки постоянного или временного пребывания работающих.
Воздух представляет
Оптимальные значения параметров микроклимата
для помещений с незначительными избытками явной теплоты
Категория работ
Холодное и переходное время года
Тёплое время го
Обеспечение нормальных параметров воздуха рабочей зоны
Поддержание на заданном уровне параметров, определяющих микроклимат – температуру, влажность и скорость движения воздуха, может осуществляться с помощью кондиционирования или вентил
Расчёт вентиляции
Количество воздуха, необходимого для вентиляции производственного помещения определяют расчётным путём, исходя из количества выделения теплоты, влаги, вредных веществ.
При
Тепловое излучение. Защита от теплового излучения
Известно, что нагретые тела отдают своё тепло менее нагретым теплопроводностью (при непосредственном контакте), конвекцией (путём передачи теплоты через окружающий воздух) и теплоиз
Данные интенсивности теплоизлучения и характер воздействия
его на организм человека
Интенсивность излучения, ккал/м2·ч
Характер воздействия
Производственный шум и вибрация
Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, которые неблагоприятно воздействуют на организм человека, мешают работе и отдыху.
Звук
Спектры шумов
Каждый источник шума может быть представлен составляющими его тонами в виде зависимостей уровней звукового давления от частоты (частотный спектр шума или просто спектр). Спектры шум
Некоторые данные по шуму
3-20 дБ – практически безвредно для человека, это естественный шумовой фон;
70 дБ – громкая речь;
80 дБ – допустимая граница звуков на производстве по шкале «А» шу
Действие шума на организм человека и нормирование шума
Многочисленными исследованиями установлено, что шум является общебиологическим раздражителем и в определенных условиях может влиять на все органы и системы организма человека.
Защита от шума
Защита работающих от шума может осуществляться как коллективными средствами и методами, так и индивидуальными средствами. В первую очередь надо использовать коллективные средства, к
Вибрация
Вибрация – это колебательные движения систем с упругими связями, воспринимаемые организмом человека как сотрясения. Вибрация характеризуется следующими параметрами:
Нормирование вибрации
Для оценки степени вредного воздействия на человека вибрация нормируется в соответствии с ГОСТом 12.1.012-90 «ССБТ Вибрация. Общие требования безопасности». Нормируемыми параметрами
Защита от вибрации
Защита от воздействия вибрации ведется следующими путями:
1. Уменьшение вибрации в источнике её возникновения (качественная сборка и регулирование установленного оборудован
Производственное освещение
Недостаточность освещения вызывает утомление не только органов зрения, но и организма человека в целом, возрастает опасность травм. Яркий свет оказывает слепящее действие.
Нормирование освещения
Требования к освещению на территории предприятия, в производственных и вспомогательных зданиях и помещениях установлены СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Эти н
Методика расчёта искусственного освещения
Расчёт может выполнятся различными методами. Наиболее распространенным в проектной практике является расчёт освещения по методу коэффициента использования светового потока лампы
Электромагнитные поля
Источниками электромагнитных полей (ЭМП) в природе являются: магнитные бури, во время которых напряженность магнитного поля земли может вырастать в тысячи, а иногда в десятки тысяч
Средства и способы защиты от ЭМП
Применяют следующие способы и средства защиты: экранирование установки (источника ЭМП) и рабочего места; удаление рабочего места от источника ЭМП на безопасное расстояние (защита ра
Характеристики воздействия излучения
Биологическое действие ионизирующего излучения зависит от вида излучения и поглощенной дозы.
Поглощенная доза Д – это средняя энергия, переданная излучение
Нормирование излучения
Нормами радиоактивной безопасности (НРБ-96) установлены следующие категории облучаемых лиц:
Группа А – персонал, т.е. лица, непосредственно работающие с ис
Основы электробезопасности
Любое современное производство, в том числе и теплоэнергетическое, насыщено электрооборудованием, измерительной техникой, автоматикой. Помещения котельных, теплопотребляющего и вспо
Воздействие электрического тока на человека
Отличие воздействия электрического тока на человека от действий других опасных производственных факторов заключается в том, что человек, не имея специальных приборов, только органам
Нормирование
Анализ опасности поражения человека электрическим током в электрических установках сводится к определению значения тока в цепи тела человека Ih. Значения этого ток
До 1 кВ
Система ТN- система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а ОПЧ присоединены к глухозаземленной нейтрали посредством нулевых защитных провод
Схемы включения человека в электрическую цепь тока
Существуют различные схемы включения человека в электрическую цепь тока:
- однофазное прикосновение – прикосновение к проводнику одной фазы действующей электроустановки;
Физические основы протекания тока в земле
Стекание тока в землю происходит через проводник, находящийся с ней в непосредственном контакте.
При замыкании одной фазы электроустановки на землю происходит резкое снижен
Через шаровой заземлитель
Для определение потенциала, создаваемого в земле и на её поверхности при протекании тока через заземлитель, рассматриваем заземлитель как шаровой – радиусом r (м) (рис. 2) Че
Контроль изоляции
Контроль изоляции - особо остро стоит при эксплуатации электрических сетей, работающих в режиме изолированной нейтрали. При однофазном прикосновении ток, протекающий через человека
Зануление. Защитное отключение
Защитное зануление – преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью трансформатора или генератора, выполняемое в целях электробезопасности. Занул
Повторное заземление нулевого защитного проводника
Элементом системы зануления являются повторное заземление нулевого защитного проводника - через сопротивление Rп (рис. 3).
Защитное отключение
Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека током. Такая опасность может возникнут
Требования безопасности к котлам
Паровые котлы работают под повышенным давлением, вода и пар, заключенные в них, имеют высокую температуру. Разрушения котлов приводят к тяжелым последствиям: повреждению оборудовани
И обслуживающего персонала
К самостоятельной работе по обслуживанию и ремонту котлов персонал допускают после обучения на специальных курсах и проверки знаний.
В работе комиссии по проверке знаний участвует представ
Промышленных котельных установок
Работы по ремонту оборудования промышленных котельных установок относятся к категории повышенной опасности, т.к. они сопряжены с пребыванием людей в металлических ёмкостях, топках, газоходах и друг
И горячей воды
В теплосиловом хозяйстве различают следующие виды трубопроводов: насыщенного и перегретого пара, питательные, циркуляционные, конден-сатные, сырой, технической, пожарной, химически
Кислоты
Попадание кислоты на кожный покров вызывает трудноизлечимые и болезненные ожоги, а попадание в глаза грозит потерей зрения. При смешивании кислоты с водой выделяется большое количество теплоты. Поэ
При работе с ВДТ и пэвм
Зависят от вида и категории трудовой деятельности.
Виды трудовой деятельности разделяются на 3 группы:
А – работа по считыванию информации с экрана ВДТ или ПЭВМ с
Пользователей пэвм
Профессиональные пользователи должны проходить обязательные предварительные (при поступлении на работу) и периодические медицинские осмотры.
Женщины со времени установления
Общие требования к заземляющим устройствам
Для заземления электроустановок в очередь используются естественные заземлители, искусственные заземлители используются только при отсутствии естественных заземлителей или для сниже
Грунт и его структура
Земля является плохим проводником электрического тока и проводимость ее много меньше проводимости металлов. Однако она оказывает сравнительно небольшое сопротивление току, так как п
Зависимость удельного сопротивления грунта от влажности
Примерное значение удельного сопротивления грунтов в естественных условиях приведены в табл. 1.
Таблица 1. Удельное сопротивление грунтов
ЛЕКЦИЯ 7.
Микроклимат производственной среды определяется сочетанием следующих основных парметров: температурой воздуха, о С; относительной влажностью, %; скоростью движения или подвижности воздуха, м/с.
Температура воздуха – является одним из ведущих факторов, определяющих метеорологические условия.
Подавляющее большинство производственных процессов сопровождается выделением тепла (теплота выделяется при переходе электрической энергии в тепловую, при трении движущихся частей машин). Источниками тепла являются нагретые поверхности трубопроводов, стенок котельных агрегатов, нагревательных печей и т.д. Все они, распространяя тепло, увеличивают температуру окружающего воздуха. Большую долю в общий баланс тепла, особенно в летнее время, вносит энергия солнечного излучения (измеряется температура термометром). Другим важным параметром микроклимата является влажность воздуха.
Относительная влажность – это отношение содержания водяных паров в 1 м 3 воздуха к их максимально возможному содержанию при той же температуре. Влажность влияет на общее состояние человека, затрудняя или облегчая теплообмен между организмом и окружающей средой (при большой влажности воздуха теплоотдача путём испарения влаги с поверхности тела уменьшается, что может привести к перегреванию организма). Для измерения влажности воздуха используют психрометр или гигрометр.
Психрометр состоит из «сухого» и «влажного» термометров. На основании разностей показаний сухого и влажного термометров по психометрической таблице определяют относительную влажность воздуха.
Гигрометр (волосяной) основан на свойстве волоса укорачиваться при уменьшении влажности воздуха.
В понятие микроклимат производственных помещений входит также скорость движения воздуха. Влияние этого фактора на организм человека может иметь положительную и отрицательную стороны: небольшие скорости движения воздуха способствуют испарению влаги с поверхности тела, улучшая теплообмен между организмом и окружающей средой, а при движении воздуха с большими скоростями возникают сквозняки, приводящие к увеличению числа простудных заболеваний среди работающих.
Скорость движения воздуха определяется чашечным анемометром . Принцип работы анемометра основан на вращении потоком воздуха крестовины с чашками – полушарами. Скорость вращения крестовины зависит от скорости движения воздуха, поэтому подсчитывают число оборотов крестовины за контрольное время, а затем количество оборотов выводят на циферблат анемометра и определяют скорость движения воздуха.
Влияние метеорологических факторов на организм человека необходимо рассматривать в их совокупности.
Параметры микроклимата могут меняться в очень широких пределах. При благоприятных сочетаниях параметров микроклимата человек испытывает состояние теплового комфорта, при неблагоприятных – организм человека стремиться сохранить постоянство температуры тела за счёт терморегуляции.
Отклонение параметров микроклимата от оптимального может быть причиной ряда физиологических нарушений в организме человека. Например, высокая температура воздуха в сочетании с малой подвижностью его вызывает ощущение жары, а в сочетании с высокой относительной влажностью способствует перегреванию организма, что может привести к тепловому удару. При пониженной температуре воздуха и высокой скорости его движения наступает переохлаждение организма, которое приводит к простудным заболеваниям.
В соответствии с санитарными нормами СН245-71 и ГОСТом 12.1.005-88 ССБТ. «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования» устанавливаются оптимальные и допустимые метеороло-гические условия в рабочей зоне производственной среды с учётом:
1. Время года – холодный и переходный периоды со среднесуточной температурой воздуха ниже + 10 °С; тёплый период – выше + 10 °С;
2. Тяжесть физической работы – все работы по тяжести подразделяются на три категории: к лёгким физическим работам (категория I) относятся работы, не требующие систематического физического напряжения при затратах энергии человеком не более 172 Вт; к работам средней тяжести (категория II a) относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, не требующие перемещения тяжестей, с энергозатратами от 172 до 232 Вт; к работам средней тяжести (категория II б) относятся работы, связанные с ходьбой и переносом небольших тяжестей (до 10 кг), с энергозатратами от 232 до 293 Вт; к тяжёлым физическим работам (категория III) относятся работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с переносом значительных (более 10 кг) тяжестей, с энергозатратами более 293 Вт.
3. Тепловая характеристика производственного помещения – все производственные помещения делятся на помещения с незначительнымиизбытками явной теплоты, не превышающими 23 Вт/м 3 и значительнымиизбытками явной теплоты – более 23 Вт/м 3 .
При оптимальных параметрах микроклимата обеспечивается тепловой комфорт и высокая работоспособность человека, при допустимых значениях параметров микроклимата может наблюдаться временное понижение работоспособности человека, которое быстро нормализуется, не вызывая нарушения здоровья человека.
Оптимальные значения параметров микроклимата с учётом избытков явной теплоты, тяжести выполняемой работы и сезонов года приведены в таблице.
V. МИКРОКЛИМАТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
1. Параметры микроклимата и их измерение
Условия микроклимата в производственных помещениях зависят от ряда факторов:
климатического пояса и сезона года;
характера технологического процесса и вида используемого оборудования;
условий воздухообмена;
размеров помещения;
числа работающих людей и т.п.
Микроклимат в производственном помещении может меняться на протяжении всего рабочего дня, быть различным на отдельных участках одного и того же цеха.
В производственных условиях характерно суммарное (сочетанное) действие параметров микроклимата : температуры, влажности, скорости движения воздуха .
В соответствии с СанПиН 2.2.4.548 – 96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» параметрами, характеризующими микроклимат являются:
температура воздуха ;
температура поверхностей (учитывается температура поверхностей ограждающихконструкций (стены, потолок, пол), устройств (экраны и т.п.), а также технологического оборудования или ограждающих его устройств);
относительная влажность воздуха ;
скорость движения воздуха ;
интенсивность теплового облучения .
Температура воздуха , измеряемая в 0 С, является одним из основных параметров, характеризующих тепловое состояние микроклимата. Температура поверхностей и интенсивность теплового облучения учитываются только при наличии соответствующих источников тепловыделений.
Влажность воздуха - содержание в воздухе водяного пара. Различают абсолютную, максимальную и относительную влажность.
Абсолютная влажность (А) - упругость водяных паров, находящихся в момент исследования в воздухе, выраженная в мм ртутного столба, или массовое количество водяных паров, находящихся в 1 м 3 воздуха, выражаемое в граммах.
Максимальная влажность (F) - упругость или масса водяных паров, которые могут насытить 1 м 3 воздуха при данной температуре.
Относительная влажность (R) -это отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах.
Скорость движения воздуха измеряется в м/с.
Измерение параметров микроклимата.
В обычных условиях для измерения температуры воздуха используются термометры (ртутные или спиртовые), термографы (регистрирующие изменение температуры за определенное время) и сухие термометры психрометров.
Для определения влажности воздуха применяются переносные аспирационные психрометры (Ассмана), реже стационарные психрометры (Августа) и гигрометры. При использовании психрометров дополнительно измеряют атмосферное давление с помощью барометров – анероидов.
Скорость движения воздуха измеряется крыльчатыми и чашечными анемометрами.
Рассмотрим примеры приборов, традиционно используемых для измерения параметров микроклимата.
Аспирационный психрометр МВ-4М
Аспирационный психрометр МВ - 4М предназначен для определения относительной влажности воздуха в диапазоне от 10 до 100 % при температуре от -30 до +50 0 С. Цена деления шкал термометров не более 0,2 0 С. Принцип его работы основан на разности показаний сухого и смоченного термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха. Он состоит из двух одинаковых ртутных термометров, резервуары которых помещены в металлические трубки защиты. Эти трубки соединены с воздухопроводными трубками, на верхнем конце которых укреплен аспирационный блок с крыльчаткой, заводимой ключом и предназначенной для прогона воздуха через трубки с целью сделать более интенсивным испарение воды со смоченного термометра.
Анемометр крыльчатый АСО-3
Крыльчатый анемометр применяется для измерения скоростей движения воздуха в диапазоне от 0,3 до 5 м/с. Ветроприемником анемометра служит крыльчатка, насаженная на ось, один конец которой закреплен на неподвижной опоре, а второй через червячную передачу передает вращение редуктору счетного механизма. Его циферблат имеет три шкалы: тысяч, сотен и единиц. Включение и выключение механизма производится арретиром. Чувствительность прибора не более 0,2 м/с.
В последнее время для определения параметров микроклимата производственных помещений успешно применяются аналого-цифровые приборы.
Портативный измеритель влажности и температуры ИВТМ – 7
Прибор предназначен для измерения относительной влажности и температуры, а также для определения других температуро-влажностных характеристик воздуха. В качестве чувствительного элементаизмерителя температурыиспользуется пленочный терморезистор, выполненный из никеля. Чувствительным элементом измерителя относительной влажности является емкостной датчик с изменяющейся диэлектрической проницаемостью. Принцип работы прибора основан на преобразовании емкости датчика влажности и сопротивления датчика температуры в частоту с дальнейшей обработкой ее с помощью микроконтроллера. Микроконтроллер обрабатывает информацию, отображает ее на жидкокристалическом индикаторе и одновременно выдает с помощью интерфейса RS – 232на компьютер.
Анемометр Testo – 415
Прибор предназначен для измерения скорости воздуха и температуры в помещениях. Информация отображается на большом двухстрочном дисплее. Прибор имеет возможность усреднения результатов измерений по времени и числу замеров.3. Понятие микроклимата, его параметры.
Микроклимат производственных помещений - это микроклиматические условия производственной среды (температура, влажность, давление, скорость движения воздуха, тепловое излучение) помещений, которые оказывают влияние на тепловую стабильность организма человека в процессе труда.
Исследования показали, что человек может жить при атмосферном давлении 560-950 мм ртутного столба. Атмосферное давление на уровне моря 760 мм ртутного столба. При данном давлении человек испытывает комфортность. Как повышение, так и понижение атмосферного давления на большинство людей оказывает негативное влияние. С понижением давления ниже 700 мм ртутного столба наступает кислородное голодание, что сказывается на работе головного мозга и центральной нервной системы.
3.1 Общие требования к параметрам микроклимата
Параметры микроклимата в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН 2.2.4. 548-96 должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей производственной средой и поддержание оптимального или до пустимого теплового состояния организма.
Параметрами, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:
Температура воздуха, t˚C
Температура поверхностей (стен, потолка, пола, ограждений оборудования и т.п.), tп ˚C
Относительная влажность воздуха, W %
Скорость движения воздуха, V м/с
Интенсивность теплового облучения, P Вт/м 2
Абсолютная влажность А – это количество водяных паров, содержащихся в 1 м3. воздуха. Максимальная влажность F max – количество водяных паров (в кг), которое полностью насыщает 1 м3 воздуха при данной температуре (упругость водяных паров).
Относительная влажность – это отношение абсолютной влажности к максимальной влажности, выраженной в процентах:
Когда воздух полностью насыщен водяными парами, то есть A=Fmax (во время тумана), относительная влажность воздуха φ =100%.
На организм человека и условия его работы оказывает влияние также средняя температура всех поверхностей, ограничивающих помещение, она имеет важное гигиеническое значение.
Другим важным параметром является скорость движения воздуха. При повышенной температуре скорость воздуха способствует охлаждению, а при низких температурах переохлаждению, поэтому она должна быть ограниченной, в зависимости от температурной среды.
Санитарно - гигиенические, метеорологические и микроклиматические условия не только влияют на состояние организма, но и определяют организацию труда, то есть, продолжительность и периодичность отдыха работника и обогрева помещения.
Таким образом, санитарно-гигиенические параметры воздуха рабочей зоны могут быть физически опасными и вредными производственными факторами, оказывающими существенное влияние на технико-экономические показатели производства.
3.2 Терморегуляция организма
Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих большое влияние на тепловое самочувствие человека. Метеорологические условия, или микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, местного климата, сезона года, условий отопления (в холодный период года) и вентиляции в помещениях.
Трудовая деятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Её количество зависит от степени физического напряжения в определённых климатических условиях и составляет от 85 Вт (в состоянии покоя) до 500 Вт (при тяжёлой работе). Для того, чтобы физиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву, либо к переохлаждению организма и, как следствие, к потере работоспособности, быстрой утомляемости, потере сознания, к несчастным случаям и профзаболеваниям.
Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделения человека Qтч полностью воспринимаются окружающей средой Qтс, т.е. когда имеет место тепловом баланс Qтч = Qтс, то в этом случае температура внутренних органов остаётся постоянной 36, 5 ˚C.
Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде (Qтч>Qтс), происходит рост температуры внутренних органов и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием жарко . Теплоизоляция человека (например, в тёплой и плотной одежде), находящегося в состоянии покоя (сидя или лёжа) от окружающей среды, приведёт к повышению его температуры уже через 1 час на 1,2˚C. А то же самое при выполнении работы средней тяжести, вызовет повышение температуры на 5 ˚C, т.е. приблизится к критической (+43˚C) температуре.
В
случае, когда окружающая среда воспринимает
больше теплоты, чем её вырабатывает
человек (Qтчхолодно
.
Терморегуляция организма - физиологический процесс поддержания температуры тела в границах от 36,6 до 37,2°С. Основной путь поддержания равновесия - теплоотдача.
Теплоотдача идёт следующими путями:
1 . Излучение тепла (Q изл) телом человека по отношению к окружающим поверхностям, имеющим меньшую температуру. Это основной путь отдачи тепла в производственных условиях. Излучением отдают тепло все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля - 273°С. Человек отдаёт тепло, когда температура окружающих его предметов ниже температуры наружных слоёв одежды (27 - 28°С) или открытой кожи.
2. Проведение (Q п) - отдача тепла предметам, непосредственно соприкасающемся с телом человека.
3. Конвекция (Q к) - передача тепла через воздушную среду. Человек нагревает вокруг себя слой воздуха толщиной 4 - 8 мм путём проведения тепла. Нагрев более отдалённых слоёв идёт за счёт естественного и принудительного замещения прилегающих к телу более тёплых слоёв воздуха более холодными. При подвижном воздухе теплоотдача увеличивается в несколько раз.
4. Испарение воды с поверхности кожи и слизистой оболочки верхних дыхательных путей (Q ис.)- основной путь отдачи тепла при повышенной температуре воздуха, особенно, когда затрудняется или прекращается отдача излучением или конвекцией. В обычных условиях испарение идет в результате неощутимого потоотделения на большей части поверхности тела в результате диффузии воды без активного участия потовых желёз. В целом организм теряет 0,6 л воды в сутки. При выполнении физической работы в условиях повышенной температуры воздуха идёт повышенное потоотделение, при котором количество теряемой жидкости 10 - 12 л за смену. Если пот не успел испариться, он покрывает кожу влажным слоем, что не способствует отдаче тепла, и создаются условия для перегрева организма. В этом случае идёт потеря воды и солей. Это приводит к обезвоживанию организма, потере минеральных солей и водо-растворимых витаминов (С, В1, В2). Такие потери влаги приводят к сгущению крови, нарушению солевого обмена.
При тяжёлой работе в условиях повышенной температуры воздуха теряется 30 - 40 г соли NaCl (всего в организме 140 г NaCl). Дальнейшая потеря солей вызывает мышечные спазмы, судороги.
5. Тепловое (инфракрасное) излучение. В условиях производства может присутствовать тепловое (инфракрасное) излучение - невидимое электромагнитное излучение. Источник - любое нагретое тело.
В зависимости от длины волны оно делится на коротковолновое, средневолновое, длинноволновое. Проходя через воздух эти лучи его не нагревают, но, поглотившись твёрдым телом, лучистая энергия переходит в тепловую.
Особенности действия лучистого тепла зависят от длины волны инфракрасного излучения. Длинные волны (1,4 - 10 мкм) поглощаются слоем кожи, вызывая калящий эффект. Короткие волны проникают глубоко внутрь организма, нагревая внутренние органы, мозг, кровь. Длительное воздействие повышенной температуры в сочетании с большой влажностью может привести к перегреванию организма. При этом у человека возникает головная боль, тошнота, сердцебиение, общая слабость, рвота, потоотделение, частое дыхание, тахикардия. При работе на воздухе, в результате облучения головы инфракрасными лучами коротковолнового диапазона, происходит тяжелое поражение мозговой ткани вплоть до выраженного менингита и энцефалита. В тяжелых случаях наблюдаются судороги, бред, потеря сознания. При этом температура тела остается нормальной или повышается незначительно.
Нормальный теплообмен (т.е. тепловой комфорт) образуется тогда, когда
Q тч=Q к + Q т + Q изл + Q исп + Q в = Q тс
При значительном превышении теплопродукции организма человека (Qтч»Qтс) возникает перегрев (гипертермия), угрожающая жизни и здоровью человека; при значительном уменьшении теплопродукции организма по сравнению с поглотительными возможностями среды, возникает переохлаждение (гипотермия), опасное для здоровья и жизни человека.
В условиях теплового гомеостаза баланс тепла в организме гомойотермов описывается выражением:
ΔQ = M - E ± C ± R ± K ± W = 0
где ΔQ - изменения теплосодержания; М - продукция тепла, а остальные члены уравнения - отдача тепла организмом во внешнюю среду различными путями. В условиях температурного комфорта ΔQ = 0.
Здесь сразу же необходимо оговорить то существенное современное понимание гомеостаза, в соответствии с которым любой его вид, в том числе и тепловой гомеостаз, выражается не в жесткой фиксации тех или иных показателей на определенном уровне, а скорее в их колебании вокруг среднего значения. Это принципиальное соображение, по крайней мере для человека, подтверждается еще и фактически - феноменом крайней нестабильности теплового обмена тела человека.
О. Бартон и А. Эдхолм (1957) указывают, что даже при кратковременных исследованиях в специальных климатических камерах со строгим контролем метеорологических условий и состояния исследуемых термостабильное состояние не достигается на протяжении нескольких часов. Выражение 1 есть полное уравнение теплового баланса, но эволюционно - биологическое значение его составляющих далеко не одинаково. Так, продукция тепла в организме (М) генетически не обусловлена тепловым обменом, а является следствием коренных процессов, характеризующих жизнедеятельность. Живой организм характеризуется непрерывным обменом веществ и энергии, который происходит в соответствии с известным уравнением термодинамики:
ΔН = ΔZ + TΔS |
где ΔН - изменение энтальпии - меры общего запаса химически превращаемой энергии; ΔZ - изменение термодинамического потенциала или свободной энергии - части энтальпии системы, которая может быть с пользой использована для совершения работы; ΔS - изменения энтропии (термодинамической) для данных условий - меры неопределенности системы, зависящей от действия межмолекулярных сил и теплового движения и измеряемой величиной рассеяния потенциальной энергии химических веществ в виде тепла; Т - °К (градусы Кельвина).
Источником теплопродукции (М), таким образом, служат процессы обмена веществ и энергии, непрерывно совершающиеся в организме. В ходе расщепления энергетических материалов энергия, кумулируемая в макроэргических соединениях, может рассеиваться в виде тепла ("первичная теплота"), либо превращаться в те или иные виды работы, в конечном счете также переходящие в тепловую энергию. Однако основное тепло организм получает в результате осуществления тех или иных видов работы (70% теплопродукции), в то время как теплорассеяние составляет лишь 30%.
Таблица 3. 1. Потребление кислорода различными органами взрослого человека массой 63 кг (Bord Р., 1961)
Потребление кислорода различными органами взрослого человека массой 63 кг (Bord Р., 1961) |
|||||
Орган |
Масса, кг |
Артериовенозная разница по кислороду, см 3 /л |
Потребление кислорода |
||
абсолютное, см 3 /мин |
относительное |
||||
см 3 /(мин·100 г) |
% от общего |
||||
Скелетные мышцы | |||||
Другие части тела | |||||
Тело в целом |
Для проблемы регуляции теплового обмена существенный интерес представляют источники продукции тепла в покое и при мышечной работе. Образование тепла неразрывно связано с энергетическим обменом. В условиях нормальной жизнедятельности в покое о величине теплопродукции можно судить по интенсивности окислительных процессов (потреблению кислорода). Соответствующие данные приведены в табл. 3.1
В покое наиболее высокий вклад в теплопродукцию (58,8%) обеспечивается печенью, мозгом и скелетными мышцами. При этом в первых двух органах высоки и относительные показатели энергетического обмена (артериовенозная разница по кислороду и его относительное потребление органом); в то же время интенсивность обмена в покоящихся мышцах невелика и валовое значение их теплопродукции определяется просто значительной массой мышечпой ткани.
Структура энергозатрат в тканях (Иванов К. П., 1972) показывает, что из 1600 ккал/сут (в условиях основного обмена) около 900 ккал улавливается в форме макроэргических связей АТФ, 215 ккал идет на поддержание неравновесных ионных концентраций по обе стороны клеточных мембран, 415 ккал обеспечивает процессы обновления белков, липидов и полисахаридов, и лишь 270 ккал затрачивается на сокращение сердечной мышцы и дыхательных мышц. Вместе с тем все эти процессы характеризуются низкими величинами КПД, например синтез белка имеет КПД 10-13%, транспорт ионов - 20%, синтез АТФ - 50% и т. д. Таким образом, происходит накопление "первичного" и "вторичного" тепла.
При совершении мышечной работы энергетический обмен в мышцах резко возрастает, о чем можно судить и по такому косвенному показателю, как величина минутного объема крови, протекающей через мышцы в покое и при их сокращении: в первом случае она равна 840 мл/мин, а во втором - 12 500 мл/мин, что указывает на повышение потребления кислорода мышцами по крайней мере в 5 раз. Таким образом, увеличение теплопродукции при мышечной работе обусловлено повышенным образованием тепла в первую очередь в ткани скелетных мышц. Однако следует учитывать еще и адекватное возрастание энергетических процессов (и теплопродукции) в органах, обеспечивающих мышечную работу - в головном и спинном мозге, сердце, дыхательных мышцах, в печени и других органах.
В условиях термического комфорта важнейшее значение в термогенезе имеют произвольные мышечные движения, потому что именно к ним, как гениально заметил И. М. Сеченов (1863), сводится "все бесконечное разнообразие внешних проявлений мозговой деятельности". Измерения энерготрат при "обыденных" двигательных актах человека показывают их различную (иногда и значительную) термогенетическую стоимость (Кандрор И. С., 1968).
В зависимости от поведения человека даже на протяжении нескольких часов сдвиги теплопродукции могут носить характер быстрых и значительных пиков.
Параметры микроклимата регламентируются с учётом тяжести физического труда и времени года.
Изменение параметров микроклимата вызывает изменение соотношения величин теплопродукции Q. Так, при нормальных условиях во время лёгкой физической работы доля Qк+ Qтсоставляет около 30 % всей теплоотдачи, Qизл около 45 %, Qисп=20 % и Qв=5 %.
Чем выше температура окружающих предметов, тем меньше теплоотдача излучением. При повышении температуры окружающего воздуха до температуры тела человека и выше, эффективность теплоотдачи теплопроводностью Qт, конвекциейQ ки излучением Qизл уменьшается и решающее значение приобретает отвод тепла путём испарения влаги (пота) с поверхности тела Qисп. Но интенсивность испарения влаги с поверхности тела человека зависит от относительной влажности Wи скорости движения окружающего воздухаV.
При Wболее 75 % процесс испарения влаги резко замедляется, а при W=100 % прекращается полностью. Вместе с этим замедляется, а затем и прекращается теплоотдача Qисп. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое «проливное» потоотделение, изнуряющее организм и не создаёт необходимую теплоотдачу. Происходит обезвоживание организма, которое влечёт за собой нарушение остроты зрения и умственной деятельности. Потеря влаги на 15-20% приводит к смертельному исходу.
Недостаточная влажность (<20%) также оказывает неблагоприятное воздействие на организм, вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания, растрескивания и кровотечения.
Увеличение скорости воздуха υ всегда приводит к увеличению теплоотдачи в окружающую среду.
При лёгкой работе разрешается более высокая температура и меньшая скорость движения воздуха.
В тёплый период года (при температуре вне помещения +10°С и выше) температура в производственном помещении должна быть не более +28°С при лёгкой работе и не более +26°С при тяжёлой работе. Если вне помещения температура более +25°С, то в помещении допускается повышение температуры до +33°С.
Согласно ДСН 3.3.6 042-99 «Санитарные нормы микроклимата производственных помещений», по степени влияния на тепловое состояние организма человека, микроклиматические условия подразделяются на оптимальные и допустимые. Для рабочей зоны производственных помещений устанавливаются оптимальные и допустимые микроклиматические условия с учетом тяжести выполняемой работы и периода года (табл.3.2).
Оптимальные микроклиматические условия - это такие условия микроклимата, которые при длительном и систематическом влиянии на человека обеспечивают сохранение теплового состояния организма без активной работы терморегуляции. Они сохраняют обеспечение самочувствие теплового комфорта и создание высокого уровня производительности труда (табл. 3.2.).
Допустимые микроклиматические условия, которые при длительном и систематическом влиянии на человека могут вызвать изменения теплового состояния организма, но нормализуются и сопровождаются напряженной работой механизмов терморегуляции в границах физиологической адаптации (табл. 3.2.). При этом не возникает нарушений или ухудшения состояния здоровья, но наблюдается дискомфортное тепловосприятие, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.
Условия микроклимата, выходящие за допустимые границы называются критическими и ведут, как правило, к серьезным нарушениям в состоянии организма человека.
Оптимальные условия микроклимата создаются для постоянных рабочих мест.
Таблица 3. 2
Оптимальные величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.
Период года |
Температура воздуха, 0 С |
Относительная влажность, % |
Скорость движения, м/с |
|
Холодный период года |
Легкая I-а | |||
Легкая I-б | ||||
Средней тяжести II-а | ||||
Средней тяжести II-б | ||||
Тяжелая III | ||||
Теплый период года |
Легкая I-а | |||
Легкая I-б | ||||
Средней тяжести II-а | ||||
Средней тяжести II-б | ||||
Тяжелая III |
Допустимые значения микроклиматических условий устанавливаются в случае, когда на рабочем месте не удается обеспечить оптимальные условия микроклимата согласно технологическим требованиям производства или экономической целесообразности.
Перепад температуры воздуха по высоте рабочей зоны при обеспечении допустимых условий микроклимата не должна быть более 3-х градусов для всех категорий работ, а по горизонтали не должен выходить за пределы допустимых температур категорий работ.
Внешняя среда, окружающая человека на производстве, влияет на организм человека, на его физиологические функции, психику, производительность труда.