Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ

Цель работы: получить представление об основных параметрах микроклимата; изучить принципы нормирования микроклимата в помещениях; исследовать и оценить параметры микроклимата на рабочем месте.

Теоретическая часть

1. Микроклимат и его влияние на организм человека

Микроклимат – это совокупность параметров среды, влияющих на тепловые ощущения человека: температуры, влажности и скорости движения воздуха и интенсивности теплового излучения от окружающих поверхностей, характерных для конкретного помещения.

Микроклимат оказывает существенное влияние на работоспособность человека, его самочувствие и здоровье.

Необходимость учёта параметров микроклимата предопределяется условиями теплового баланса между организмом человека и окружающей средой помещений.

Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Величина тепловыделений организма человека Q зависит от степени физического напряжения и параметров микроклимата. Для того чтобы физиологические процессы в его организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую человека среду. Нормальным тепловым ощущениям соответствует равенство между количествами выделяемого организмом человека и отдаваемого в окружающую среду тепла.

Теплообмен между организмом человека и окружающей средой осуществляется с использованием следующих процессов:

· теплопередача (теплопроводность) через одежду Q Т ;

· конвекция Q К ;

· тепловое излучение в окружающее пространство Q ИЗЛ ;

· испарение влаги (пота) с поверхности кожи Q ИСП ;

· дыхание (нагрев вдыхаемого воздуха) Q Д .

Теплопередача (теплопроводность) состоит в передаче тепла от одной частицы к другой при непосредственном контакте.

Конвекция представляет собой процесс теплообмена между телом человека и средой, осуществляемый движущимся воздухом. Конвективный теплообмен зависит от температуры окружающей среды, скорости движения воздуха, его влажности и барометрического давления.

Тепловое излучение представляет собой процесс теплообмена, осуществляемый путем испускания электромагнитных волн инфракрасного диапазона. Тепловые лучи непосредственно воздух практически не нагревают, но хорошо поглощаются твёрдыми телами и, следовательно, нагревают их. Нагреваясь, твёрдые тела сами становятся источниками тепла и уже путём конвекции нагревают воздух.

При температуре окружающей среды, равной или выше температуры поверхности тела человека, теплоотдача происходит только в виде выделения пота, на испарение 1 г которого затрачивается около 0,6 ккал. В состоянии покоя при температуре окружающего воздуха 18 °С доля Q К составляет около 30 % всей отводимой теплоты, Q ИЗЛ » 45 %, Q ИСП » 20 % и Q Д » 5 %.

При изменении температуры воздуха, скорости его движения и влажности, при наличии вблизи человека нагретых поверхностей, в условиях физической работы и т.д. эти соотношения существенно изменяются. Так, при высокой температуре воздуха (30 °С и выше), особенно при выполнении тяжёлой физической работы, потоотделение может усиливаться в десятки раз и достигать 1 – 1,5 л/ч.

Нормальное тепловое самочувствие человека (комфортные условия, соответствующие данному виду деятельности) обеспечивается, если выполняется условие теплового баланса:

Q Ч = Q Т + Q К + Q ИЗЛ + Q ИСП + Q Д,

где Q Ч – количество тепла, генерируемого организмом человека.

Температура внутренних органов человека поддерживается постоянной на уровне около 36,6 °С. Эта способность человеческого организма поддерживать постоянной температуру при изменении параметров микроклимата и при выполнении различной по тяжести работы называется терморегуляцией. Если тепловое равновесие нарушено (например теплоотдача меньше тепловыделений), то в организме происходит накопление тепла – перегрев. Если теплоотдача больше, чем тепловыделение, то происходит переохлаждение организма.

Комфортные метеорологические условия являются важным фактором обеспечения высокой производительности труда и профилактики заболеваний. При несоблюдении гигиенических норм микроклимата снижается работоспособность человека, возрастает опасность возникновения травм и ряда заболеваний, в том числе профессиональных.

Основные параметры микроклимата

Влажность воздуха . Влажность воздуха характеризует степень его насыщения водяными парами. Одна и та же температура воздуха в зависимости от степени его влажности ощущается человеком по-разному. Различают абсолютную и относительную влажность.

Абсолютная влажность (Р АБС ) – это количество водяного пара, содержащегося в 1 м 3 воздуха, т.е. плотность пара (г/м 3). Абсолютную влажность характеризуют также давлением водяного пара (гПа), т. е. парциальным давлением, которое оказывал бы водяной пар на стенки сосуда, если из данного сосуда удалить все другие компоненты воздуха.

Воздух с предельным содержанием водяного пара при данной температуре характеризуется давлением насыщенного пара (Р НАС ), которое увеличивается с повышением температуры воздуха. После достижения Р НАС начинается конденсация водяного пара.

Абсолютная влажность сама по себе не указывает на то, в насыщенном или ненасыщенном состоянии находится водяной пар, поэтому введено понятие относительной влажности.

Относительная влажность (φ ) определяется выражением:

φ = (P АБС /P НАС )·100, %. (1)

Относительная влажность влияет на теплообмен человека, например на интенсивность испарения влаги с поверхности кожи.

Температура воздуха оказывает большое влияние на состояние ор­­га­низма человека. Высокая температура окружающего воздуха повышает утомляемость, может привести к перегреву организма или вызвать тепловой удар. При небольшом перегреве возникают небольшое повышение температуры тела человека, обильное потоотделение, появляется ощущение жажды, учащаются дыхание и пульс. В более тяжёлых условиях может случиться тепловой удар, сопровождающийся повышением температуры до 40 – 41 °С, слабым и учащённым пульсом, потерей сознания. Характерным признаком наступления теплового удара является почти полное прекращение потоотделения. Тепловой удар может привести к смертельному исходу. Низкая температура окружающего воздуха может вызвать местное или общее переохлаждение организма человека, стать причиной простудных заболеваний или обморожения.

Скорость движения воздуха имеет большое значение для создания благоприятных условий жизнедеятельности. При большой скорости движения воздуха увеличивается интенсивность конвективного теплообмена. Если воздушные потоки имеют температуру ниже температуры поверхности кожи (30 - 33 °С), они оказывают освежающее действие на организм человека, а при температуре свыше 37 °С действуют угнетающе. Организм человека начинает ощущать воздушные потоки при скорости около 0,15 м/с.

Тепловое излучение от нагретых поверхностей играет немаловажную роль в создании неблагоприятных микроклиматических условий. Действие лучистого тепла не ограничивается изменениями, происходящими на облучаемом участке кожи, – на облучение реагирует весь организм. В организме возникают биохимические изменения, нарушения в сердечно-сосудистой и нервной системах. При длительном воздействии инфракрасных лучей может возникнуть катаракта глаз (помутнение хрусталика).

Тепловые ощущения человека зависят от сочетания микроклиматических параметров и от напряженности физической работы.

Для оценки комплексного влияния параметров микроклимата на организм человека при малых энергозатратах используется метод эквивалентно-эффективных температур. Этот метод позволяет на основании данных о параметрах микроклимата судить о тепловом состоянии человека. Для его использования введено понятие эквивалентно-эффективной температуры (ЭЭТ ), которая характеризует тепловое ощущение человека при одновременном воздействии температуры, влажности и скорости движения воздуха. ЭЭТ оценивается температурой неподвижного воздуха 100 % -ой относительной влажности, при которой тепловое ощущение человека такое же, как и при заданном сочетании температуры, влажности и скорости движения воздуха.

Область ЭЭТ в интервале температур от 17 до 22 °С соответствует зоне комфорта , внутри которой можно выделить линию комфорта, соответствующую ЭЭТ = 19 °С, при которой почти у всех исследуемых людей возникает ощущение комфорта.

На рисунке приведена номограмма, позволяющая определить влияние параметров микроклимата на тепловое ощущение человека.

3. Нормирование параметров микроклимата

Нормируемыми параметрами микроклимата в производственных помещениях являются: температура воздуха; относительная влажность воздуха; скорость движения воздуха; температура поверхностей помещения (стены, потолок, пол) и технологического оборудования; интенсивность теплового облучения. При нормировании параметров микроклимата учитывают интенсивность энергозатрат работающих (категорию работ по тяжести), период года, время пребывания на рабочих местах .

При этом различают оптимальные и допустимые микроклиматические условия.

Оптимальные микроклиматические условия представляют такие сочетания параметров микроклимата, которые обеспечивают ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции

Допустимые микроклиматические условия могут приводить к ощущению теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и работоспособности. При условии 8-часовой рабочей смены они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья. Допустимые значения параметров микроклимата устанавливают в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные значения.

Номограмма эквивалентно-эффективных температур

В зависимости от энергозатрат в единицу времени работы подразделяются на следующие категории.

¨ Лёгкие физические работы (категория I ) – виды деятельности с интенсивностью энергозатрат до 174 Вт.

К категории Iб относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением с интенсивностью энергозатрат 140 – 174 Вт.

¨ Физические работы средней тяжести (категория II ) – виды деятельности с интенсивностью энергозатрат 175 – 290 Вт.

К категории IIa относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения с интенсивностью энергозатрат 175 – 232 Вт.

К категории IIб относятся работы, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением с интенсивностью энергозатрат 233 – 290 Вт.

¨ Тяжёлые физические работы (категория III ) – виды деятельности с интенсивностью энергозатрат с расходом энергии более 290 Вт. Эти работы связаны с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий.

При нормировании различают два периода года: холодный (со среднесуточной температурой наружного воздуха +10 °С и ниже) и тёплый (со среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10 °С).

В табл. 1 приведены оптимальные (в скобках – допустимые) значения параметров микроклимата на постоянных рабочих местах производственных помещений.

Интенсивность теплового облучения учитывается, если в производственных помещении имеются источники тепла, нагретые до высокой температуры .

Микроклимат производственной среды

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 50 С до 80 С).

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 окислительно-восстановительных 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.

Таблица № 12. Показатели теплового состояния организма

Показатель	Уровень физиологических показателей в условиях
	перегревания			теплового равновесия	охлаждения
	предельно перено­симые	предель­но допус­тимые	допус­тимые	оптималь­ные	допус­тимые	предельно допус­тимые	предельно перено­симые
Теплоощущения	очень жарко				прох­ладно		очень холодно
Ректальная температура, °С
Оральная температура, °С
Средне­взвешенная температура кожи, °С
Средняя температура тела, °С
Разность температур туловища и конечностей (грудь-стопа), °С
Внутренний градиент температур, °С
Теплоизоляция поверхностных тканей, кло
Потеря веса, г/ч
Частота пульса, уд/мин
Теплопродукция организма, Вт/м 2							Повышение до 350 с последу­ющим уменьше­нием
Теплоотдача испарением влаги, Вт/м 2
Изменение теплосодержания организма, кДж/м 2

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.

Цель работы

Изучить принципы нормирования параметров микроклимата в производственных помещениях.

Экспериментально определить параметры микроклимата на рабочем месте и оценить их на основании действующих санитарных норм.

Основные параметры микроклимата и их влияние на организм человека

Под микроклиматом в производственном помещении понимают совокупность параметров воздуха: температура, влажность, скорость его перемещения, при условии, что отсутствуют источники излучения с эквивалентной тепловой температурой выше 40 о С. Микроклимат на производстве необходим для производительной и качественной работы человека. Обычно имеют в виду микроклимат рабочего помещения, в котором может быть производство, читальный зал, банковский оффис и др.

Нормирование параметров микроклимата в производственных помещениях состоит из измерения параметров воздуха и их сравнении с нормами, полученными в результате исследований специалистами по гигиене труда. При соответствии параметров микроклимата нормам дается положительное заключение. При несоответствии - должны быть проведены работы по приведению микроклимата к норме. В настоящее время существует множество способов влияния на микроклимат, от использования теплорадиаторов и кондиционеров до автоматических систем поддержания микроклимата.

Нормирование микроклимата представляет собой довольно простой процесс, доступный лаборанту. Чтобы обучить этого лаборанта и правильно проектировать системы поддержания микроклимата инженер должен владеть более широкими знаниями, краткое изложение которых дается ниже.

Человек представляет собой открытую биологическую систему, которая характеризуется тем, что потоки энергии, вещества и информации являются сквозными и косвенно отзывающимися в этой системе. Длительность прохождения этих потоков специфична для различных экологических систем, в том числе и для людей. Тепло - форма энергии, имеющая важное значение для поддержания живых организмов. Все живые системы нуждаются в непрерывном снабжении теплом для предотвращения их деградации и гибели. Температура является показателем количества тепловой энергии в системе и основным фактором, определяющим скорость химических реакций в организме. Основным источником входной энергии является пища, характеризуемая количеством ккал 1 , и различные виды лучистой энергии, измеряемыми интенсивностью их потоков в Вт/м 2 . Выходом энергии являются производимая организмом работа, потери за счет явлений теплопередачи и конвекции, излучение тепла и испарение жидкости с поверхности тела.

С точки зрения биологии человек относится к эндотермным животным, т.е. температура его тела не зависит от состояния окружающей среды и поддерживается постоянной гомеостатическими системами регулирования в организме. Для человека такой температурой являются значения 36,5 -37 о С. При этом под температурой тела имеют ввиду температуру тканей, лежащих глубже 2,5 см под поверхностью кожи. Температура поверхности кожи человека может иметь значения в широких пределах. Так при температуре окружающего воздуха 19 о С температура кожи на конечностях становится равной 20,5 о С.

Уравнение теплового баланса для организма человека за определенный период времени может быть представлено в следующем виде:

M +S  R  C  P  E = 0, (1)

M - тепло процессов метаболизма, полученное из химических субстратов пищи, подвергшихся расщеплению в клетках.

S - накопленное организмом тепло.

R, C, P - тепло отданное (со знаком -) или полученное (со знаком +) путем излучения, конвекции, теплопередачи,

E - тепло, отданное за счет испарения.

Если тепловой баланс не будет поддерживаться, то дополнительное тепло, полученное различными путями, приведет к повышению температуры тела, а недостаток тепловой энергии - к его охлаждению. В обоих случаях создаются неблагоприятные условия для функционирования клеток организма, которые при превышении определенных температурных границ внутри тела начинают погибать. Тепловой баланс любого тела определяется соотношением между теплом, которое оно получает, и теплом, которое оно отдает. Человеческий организм способен вырабатывать достаточное количество тепла и регулировать теплоотдачу, поэтому равенство поступающей с пищей энергии и других форм энергии в виде потоков лучистой энергии (например от нагретых батарей) и расхода тепла с тела человека всегда сохраняется. Это свойство носит название гомойотермии.

Для поддержания стабильности внутренней температуры человека имеется терморегулирующая система, которая включает рецепторы, эффекторы и чрезвычайно чувствительный регуляторный центр в гипоталамусе 2 . У человека имеется примерно 150 тыс. холодовых и 16 тыс. тепловых рецепторов

В комфортных условиях для взрослого человека средних лет, при отсутствии физической нагрузки, для нормального осуществления жизненно важных функций в его организме должно производится 1800 ккал тепла в сутки. Это тепло в конечном итоге должно быть выведено из вне в силу непрерывности метаболических процессов.

Средняя за сутки метаболическая мощность человека P h [Вт] определяется калорийностью пищи Q [кал]:

P h = 4,1868 Q / (24x60x60) = 4,85 10 -5 Q.

Эта мощность тратится на выполнение человеком призводственной работы и на работу гомеостатическтх систем человека. Чем неблагоприятнее параметры микроклимата, тем больше энергии тратится на терморегулирование организма человека.

Механизм выхода энергии регулируется гомеостатическими системами регулирования в организме, призванными поддерживать постоянство внутренней температуры тела человека 36,6 о С. Это необходимо для нормального функционирования биологических клеток организма. Поддержанию постоянства температуры внутренней среды человека способствует разветвленная кровеносная система, обеспечивающая отвод тепла от внутренних органов к поверхности тела. С наибольшей скоростью кровь течет в аорте (0,5м/с), в артериях достигает 0,25 м/с, а в капиллярах снижается до 0,5 мм/с. Медленное течение в капиллярах и их большая разветвленность способствует хорошему теплообмену. Общая длина капилляров у человека достигает 100 км, а их поверхность - 6300 м 2 . Другими словами это радиатор с огромными размерами по сравнению с человеком, что определяет эффективность его работы.

Для характеристики теплообмена следует соотнести величину основных энергозатрат с поверхностью тела человека, которая в среднем для мужского населения равна 1,8м 2 . При калорийности пищи в сутки 1800 ккал теплообмен составляет 40,5 кал/(чм 2). Калорийность пищи должна быть на 20% выше энергозатрат организма. При недостаточной калорийности организм стремится поддерживать постоянную температуру внутренней среды и протекание обменных процессов за счет питательных веществ некоторых тканей организма, прежде всего мышечных, что приводит к истощению.

Энергозатраты организма измеряются методами калориметра:

прямая калориметрия - измерение непосредственно выделяемого тепла;

алиментарная калориметрия - определении тепла при окислении пищевых продуктов;

респираторная калориметрия - определение по обмену газов в легких, используя термические коэффициенты О 2 и СО 2 .

Работа, при которой энергозатраты организма составляют менее 2500 ккал в сутки оценивается как легкая . Работы с энергозатратами свыше 5000 ккал считаются тяжелыми . Категория работы может быть оценена по ее характеристике (см. табл.2).

Интенсивность работы гомеостатических систем регулирования внутренней температуры зависит от внешних условий среды: температуры, влажности, скорости ветра и наличия энергетических полей. Эффективность гомеостатических систем зависит от состояния нервной 3 и эндокринной 4 систем человека.

Ниже рассматриваются влияние метеоусловий условий на самочувствие человека с нормальным состоянием этих систем и естественными поведенческими функциями, выражающимися в выборе типа одежды и стратегии поведения при наличии внешних энергетических потоков 5 .

Микроклимат производственных помещений - климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температурой окружающих поверхностей.

Указанные параметры - каждый в отдельности и в совокупности - оказывают значительное влияние на работоспособность человека, его самочувствие и здоровье. В производственных условиях характерно суммарное действие микроклиматических факторов.

С целью создания нормальных условий установлены нормы производственного микроклимата (ГОСТ 12.1.005-76. “ССБТ. Воздух рабочей зоны”), которые определяют оптимальные и допустимые значения температуры, влажности и скорости движения воздуха в рабочих зонах производственных помещений с учетом тяжести выполняемой работы, периодов года (теплый или холодный и переходный) и характеристики помещений по избыткам явного тепла.

Оптимальные микроклиматические условия - сочетание параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения реакций терморегуляции. Оптимальные микроклиматические условия обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия - сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать приходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма и напряжения реакций терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.

Температура воздуха является одним из основных параметров, характеризующих тепловое состояние микроклимата.

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, выраженное 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, выраженной в процентах.

В воздухе, избыточно насыщенном водяными парами, затрудняется испарение влаги с поверхности кожи и дыхательных путей, что может привести к ухудшению здоровья и снижению работоспособности. При понижении относительной влажности до 20-30 % у человека возникает неприятное ощущение сухости слизистых оболочек верхних дыхательных путей.

Движение воздуха человек начинает ощущать при скорости около 0,15 м/c. Если температура воздуха при этом менее 36 0 С, то человек ощущает освежающее действие воздушного потока. При температуре воздуха свыше 40 0 С такие потоки действуют угнетающе.

Непосредственным измерением трудно установить количество теплоты, отдаваемой человеком. Поэтому об интенсивности общей теплоотдачи судят по косвенным показателям - значениям эффективной и эквивалентно -эффективной температур, характеризующих пребывание в так называемой “зоне комфорта”, где терморегуляция обеспечивается организмом легко, или за пределами этой зоны, когда для нормальной терморегуляции организм человека преодолевает большие нагрузки. Эти температуры определяют по номограмме (см. рис. 1 на стенде).

Эффективной , ощущаемая человеком при определенной относительной влажности воздуха и при отсутствии его в помещении.

Эффективно-эквивалентной называется температура воздуха , ощущаемая человеком при определенной относительной влажности воздуха и определенной скорости его движения.

Применяемое оборудование

Лабораторная установка представляет собой макет помещения для моделирования различных метеорологических условий на рабочих местах.

Внутри макета (рис. 1) для измерения основных параметром микроклимата установлены аспирационный психрометр (1), барометр (2), анемометр крыльчатый (3), анемометр чашечный (4), секундомер (5), гигрометр (6). Для создания воздушного потока на лабораторном стенде имеется вентилятор, включение которого производится тумблером (7). Для изменения влажности воздуха внутри макета имеется емкость с водой (8).

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.

Рис. 1

Скорость движения воздуха измеряется крыльчатыми и чашечными анемометрами.

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, заводимый ключом.

Перед измерением резервуар правого термометра, обернутый тонкой тканью, смачивается дистиллированой водой с помощью пипетки. Затем ключем заводят пружину вентилятора психрометра. При этом снизу засасывается воздух, который отекает резервуары термометров. Таким образом, сухой термометр показывает этого потока воздуха, а показания смоченного термометра будут меньше, так как он охлаждается вследствие испарения воды с поверхности ткани. Показания термометров снимаются не ранее, чем через 3 минуты после начала работы вентилятора.

При измерениях аспирационным психрометром значение абсолютной влажности находится из следующего выражения:

A = F вл  0,5(t сух  t вл)B  755 (2)

где А - абсолютная влажность воздуха, мм.рт.ст.;

F вл - максимальная влажность при температуре влажного термометра (t ВЛ), берется из табл. 1 на стенде;

t сух, t вл - температуры, измеренные соответственно сухим и влажным термометрами, О С;

В - барометрическое давление, мм.рт.ст.

Относительная влажность воздуха (R, %) определяется из следующего выражения:

R = 100A  F сух (3)

где F сух - значение максимальной влажности при температуре сухого термометра t сух берется из табл. 1 на стенде.

Относительная влажность может быть определена также по психрометрической номограмме (рис. 2 на стенде). Для этого по вертикальным линиям отмечают показания сухого термометра, по наклонным - показания влажного термометра; на пересечении этих линий получают значение относительной влажности, выраженное в процентах. Линии, соответствующие десяткам процентов, обозначены на монограмме цифрами: 20, 30, 40, 50 и т. д.

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. Для определения скорости движения воздуха, измеренной с помощью анемометра (крыльчатого или чашечного) используется выражение:

V =(C 2 - C 1)  T, (4)

где V - скорость движения воздуха, делений/с;

С 1 и С 2 - соответственно начальные и конечные показания анемометра, дел.;

T - продолжительность измерения, с.

Для перевода значения скорости движения воздуха из дел/с в м/с использовать график к крыльчатому анемометру (рис. 3 на стенде).

Значение эффективной и эквивалентно-эффективной температур, характеризующих пребывание в зоне, называемой “зоной комфорта”, определяют по номограмме (рис. 1 на стенде). Эффективная температура определяется по номограмме на пересечении прямой линии, соединяющей сухого и влажного термометров (полученных по аспирационному психрометру) и нижней линией температур при скорости движения воздуха, равной нулю.

Эквивалентно-эффективная температура определяется по номограмме таким же способом, как эффективная, только с учетом разных скоростей движения воздуха, показанных на монограмме изогнутыми линиями.

Под микроклиматом производственных помещений понимается климат окружающей человека внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих его поверхностей.

Воздействие фактора на организм человека

Микроклимат производственных помещений, в основном, влияет на тепловое состояние организма человека и его теплообмен с окружающей средой.

Несмотря на то, что параметры микроклимата производственных помещений могут значительно колебаться, температура тела человека остается постоянной (36,6 °С). Свойство человеческого организма поддерживать тепловой баланс называется терморегуляцией. Нормальное протекание физиологических процессов в организме возможно лишь тогда, когда выделяемое организмом тепло непрерывно отводится в окружающую среду.

Отдача теплоты организмом человека во внешнюю среду происходит тремя основными способами (путями): конвекцией, излучением и испарением.

Снижение температуры при всех других одинаковых условиях приводит к росту теплоотдачи путем конвекции и излучения и может привести к переохлаждению организма.

При высокой температуре практически все тепло, которое выделяется, отдается в окружающую среду испарением пота. Если микроклимат характеризуется не только высокой температурой, но и значительной влажностью воздуха, то пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожи.

Недостаточная влажность приводит к интенсивному испарению влаги со слизистых оболочек, их пересыханию и эрозии, загрязнению болезнетворными микробами. Вода и соли, выделяемые из организма потом, должны замещаться, поскольку их потеря приводит к сгущиванию крови и нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы.

Повышение скорости движения воздуха способствует усилению процесса теплоотдачи конвекцией и испарением пота. Длительное влияние высокой температуры в сочетании со значительной влажностью может привести к накоплению тепла в организме и к гипертермии состоянию, при котором температура тела повышается до 38…40 °С.

При низкой температуре, значительной скорости и влажности воздуха возникает переохлаждение организма (гипотермия). Вследствие воздействия низких температур могут возникнуть холодовые травмы. Параметры микроклимата оказывают также существенное влияние на производительность труда и на травматизм.

Классификация фактора

В соответствии с действующей классификацией, приведенной в Руководстве Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» микроклимат подразделяется на нагревающий и охлаждающий .

Нагревающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата (температура воздуха, влажность, скорость его движения, относительная влажность, тепловое излучение), при котором имеет место нарушение теплообмена человека с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (>0,87 кДж/кг) и/или увеличении доли потерь тепла испарением пота (>30%) в общей структуре теплового баланса, появлении общих или локальных дискомфортных теплоощущений (слегка тепло, тепло, жарко).

Охлаждающий микроклимат – это состояние микроклимата в производственном помещении, при котором температура воздуха на рабочем месте ниже нижней границы допустимой . Образуется дефицит тепла в организме, человек ощущает холод.

Нормируемые показатели фактора

Перечень нормируемых показателей микроклимата приведен в таблице 1.

Таблица 1

Нормативные значения

Оптимальные и допустимые значения параметров микроклимата для производственных помещений установлены Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». Их значения зависят от периода года (холодный или теплый), а также категории выполняемых работником работ.

К категории Iа относятся работы с интенсивностью энерготрат до 120 ккал/ч (до 139 Вт), производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.).

К категории Iб относятся работы с интенсивностью энерготрат 121 – 150 ккал/ч (140 – 174 Вт), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т.п.).

К категории IIа относятся работы с интенсивностью энерготрат 151 – 200 ккал/ч (175 – 232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.).

К категории IIб относятся работы с интенсивностью энерготрат 201 – 250 ккал/ч (233 – 290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

К категории III относятся работы с интенсивностью энерготрат более 250 ккал/ч (более 290 Вт), связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений приведены в таблице 2.

Таблица 2

Период года	Категория работ	Температура воздуха, °С
Холодный	Iа	22 – 24	60 – 40	0,1
	Iб	21 – 23	60 – 40	0,1
	IIа	19 – 21	60 – 40	0,2
	IIб	17 – 19	60 – 40	0,2
	III	16 – 18	60 – 40	0,3
Теплый	Iа	23 – 25	60 – 40	0,1
	Iб	22 – 24	60 – 40	0,1
	IIа	20 – 22	60 – 40	0,2
	IIб	19 – 21	60 – 40	0,2
	III	18 – 20	60 – 40	0,3

Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений приведены в таблице 3.

Таблица 3

Период года	Категория работ	Температура воздуха, °С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	Iа	20 – 25	15 – 75	0,1
	Iб	19 – 24	15 – 75	0,1 – 0,2
	IIа	17 – 23	15 – 75	0,1 – 0,3
	IIб	15 – 22	15 – 75	0,2 – 0,4
	III	13 – 21	15 – 75	0,2 – 0,4
Теплый	Iа	21 – 28	15 – 75	0,1 – 0,2
	Iб	20 – 28	15 – 75	0,1 – 0,3
	IIа	18 – 27	15 – 75	0,1 – 0,4
	IIб	16 – 27	15 – 75	0,2 – 0,5
	III	15 – 26	15 – 75	0,2 – 0,5

Нормативные значения показателей микроклимата для рабочих помещений с нагревающим микроклиматом, с охлаждающим микроклиматом, для открытых территорий и неотапливаемых помещений с учетом климатического районирования, а также распределение условий труда по фактору «микроклимат» по классам приведены в Руководстве Р 2.2.2006-05.

Если измеренные параметры соответствуют требованиям Санитарных правил и норм СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений», то условия труда по показателям микроклимата характеризуются как оптимальные (1 класс) или допустимые (2 класс) . В случае несоответствия – условия труда относят к вредным и устанавливают степень вредности, которая характеризует уровень перегревания или охлаждения организма человека.

Методика проведения измерений

Измерения параметров микроклимата необходимо проводить два раза в год – в холодный и в теплый период года. Измерения следует проводить на всех рабочих местах не менее трех раз за смену (в начале, в середине и в конце смены).

Если в течение рабочей смены работник находится в нескольких рабочих зонах, измерения проводятся в каждой из них.

При работах, выполняемых сидя, температуру и скорость движения воздуха измеряют на высоте 0,1 и 1,0 м, относительную влажность – на высоте – 1,0 м от пола или рабочей поверхности; для работ, выполняемых стоя – величины 0,1, 1,5 и 1,5 м соответственно.

При наличии источников лучистого тепла тепловое облучение измеряется от каждого источника.

При оценке микроклимата на открытой территории и в неотапливаемых помещений необходимо определить климатический регион.

Климатические регионы (пояса) (Рис.1) характеризуются следующими показателями:

температура воздуха (средняя зимних месяцев) и скорость ветра (средняя из наиболее вероятных величин в зимние месяцы) и подразделяются на:

Iа (особый) - 25 °С и 6,8 м/с;

I6 (IV) - 41 °С и 1, м/с;

II (Ш) - 18,0 °С и 3,6 м/с;

III(II) - 9,7 °С и 5,6 м/с; IV(I) - 1,0 °С и 2,7 м/с.

Расположение климатических регионов Российской Федерации представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 – Климатические регионы России

При оценке микроклимата на открытой территории или в неотапливаемых помещениях необходимо оценивается также наличие или отсутствие регламентированных перерывов на обогрев.

Средства измерений

Средства измерений параметров микроклимата представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Средства измерений параметров микроклимата

Мероприятия по устранению вредного воздействия микроклимата

К мероприятиям по улучшению производственного микроклимата относят:

• рациональную организацию системы отопления и вентиляции (воздушный душ, кондиционирование воздуха;
• совершенствование технологического процесса и механизацию тяжелых работ;
• защиту от источников теплового облучения (защитные экраны) при нагревающем микроклимате;
• устранение больших холодных поверхностей, утепление дверей, окон, оборудование тепловой воздушной завесы и установку тепловых пушек при охлаждающем микроклимате;
• рационализацию режима труда и отдыха (введение регламентированных перерывов, оборудование комнаты отдыха);
• применение средств индивидуальной защиты.

Тема 3 Идентификация и воздействие на человека вредных и опасных факторов

21. Как подразделяются вредные вещества по степени опасности?

а)на 5 классов опасности; б) на 4 класса опасности; в) на 6 классов опасности; г) на 3 класса опасности

22. Вредные условия труда по показателям вредных и опасных производственных факторов, тяжести и напряженности труда делятся на _____ классов:

а) 1; б) 2; в) 3; г) 4; д) 5

а)температура, относительная влажность, скорость движения воздуха, барометрическое давление; б)температура, относительная влажность, скорость движения воздуха, интенсивность теплового излучения, барометрическое давление; в)температура, максимальная влажность, скорость движения воздуха, интенсивность теплового излучения; г)температура, относительная влажность, скорость движения воздуха, интенсивность теплового излучения

24. Основную роль в развитии профзаболеваний легких (пневмокониозов) играет пыль со следующими характеристиками:

a)мелкодисперсная с размером частиц 0,2 - 7 мкм; б)мелкодисперсная с размером частиц менее 0,2 мкм;в)крупнодисперсная с размером частиц более 10 мкм; г)любая пыль

25. Состояние, в котором находится ацетилен в баллонах:

а) жидкое; б) сжиженное; в) растворенное; г) твердое

26. В процессе идентификации опасностей выявляют :

а) вероятность появления; б) координаты; в) возможный ущерб;

г) наказание виновных лиц.

27. Ультрафиолетовое излучение это :

в) возникновение в окружающей среде электромагнитных полей, характеризуется определенной энергией и распространяется в виде электромагнитных волн.

28. Ионизирующее излучение это:

а) электромагнитное излучение в оптической области, примыкающее со стороны коротких волн к видимому свету и имеющее длины волн 200…400 нм; б) излучение, прямо или косвенно вызывающее ионизацию среды;

в) генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, действие основано на свойстве атома излучать фотоны при переходе из возбужденного состояния в основное с меньшей энергией.

29. Электромагнитное излучение это:

а) электромагнитное излучение в оптической области, примыкающее со стороны коротких волн к видимому свету и имеющее длины волн 200…400 нм; б) генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, действие основано на свойстве атома излучать фотоны при переходе из возбужденного состояния в основное с меньшей энергией; в) возникновение в окружающей среде электромагнитных полей, характеризуется определенной энергией и распространяется в виде электромагнитных волн.

30. Лазерное излучение это :

а) генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, действие основано на свойстве атома излучать фотоны при переходе из возбужденного состояния в основное с меньшей энергией; б) электромагнитное излучение в оптической области, примыкающее со стороны коротких волн к видимому свету и имеющее длины волн 200…400 нм; в) излучение, прямо или косвенно вызывающее ионизацию