Учебно-методический комплекс по дисциплине «Эргономика» (стр. 18 )

1. МИКРОКЛИМАТ

ВВЕДЕНИЕ

В понятие "метеорологические условия" или "микроклимат", производственных помещений входят те физические факторы производственной сферы, которые влияют на тепловое состояние организма. Это температура, влажность, движение воздуха и тепловое излучение.

Метеорологические условия на производстве в большинстве случаев отличаются от таковых в других помещениях. В ряде цехов мы встречаемся с высокой температурой воздуха (например, некоторые цехи сахарно-рафинадного производства, котельные помещения, машинные отделения на судах и др.). Ряд работ производятся на открытом воздухе (например, строительные работы). При использовании в производстве больших количеств воды мы встречаемся с высокой влажностью воздуха, иногда доходящие до насыщения (например, отмочно-зольные цехи кожевенных заводов, промывные отбельные цехи текстильных фабрик и др.) Нередки случаи сочетания высокой температуры и высокой влажности (например, красильные цехи текстильной фабрики в др.).

Наиболее важной особенностью метеорологических условий на производстве является часто имеющее место более или менее выраженное тепловое излучение (например, в горячих цехах металлургической и машиностроительной промышленности).

Метеорологические условия производственной среды могут быть весьма динамичны во времени вследствие наличия кратковременных, периодически повторяющихся производственных процессов (например, выпуск металла из мартеновских печей в литейных цехах)

Возможны колебания метеорологических условий в пространстве как по горизонтали, так и по вертикали. Вследствие особенностей промышленного строительства (наличие больших дверных проёмов и др.) на микроклимат рабочих помещений в раде случаев резко влияют внешние метеорологические условия.

Целью лабораторных работ: по обследованию метеорологических условий на производстве и реакцией организма на его неблагоприятное воздействие является обучение студентов методам исследования и оценки полученных данных.

Такие задания и навыки потребуются будущим специалистам для их основной деятельности, при планировании мероприятий по профилактике пере1ревов и переохлаждений, а также для разработки стандартов предприятия.

Требования к параметрам микроклимата в рабочей зоне регламентируются рядом общесоюзных нормативных документов ГОСТ 12.1,005-88, СанПиН 2.Соблюдение этих требований является важным фактором условий труда, сохранение здоровья трудящихся и производительности труда.

Контроль за обеспечением нормируемых требований следует осуществлять по общей методике.

Обследование метеорологических условий производится с целью:

а) характеристики санитарных условий труда и последующего их оздоровления;

б) оценки эффективности вентиляции и других оздоровительных
устройств и мероприятий;

в) характеристики производственной среды при постановке
физиологических наблюдений над работающими, при отборе проб для
химического анализа воздуха и т. п.

Организация и исследования в каждом отдельном случае имеет некоторые особенности, однако во всех случаях необходимо соблюдать ряд общих правил, а именно:

1.производить промеры в нескольких точках помещения и на нескольких
уровнях; в рабочей зоне до 2м от уровня пола, а в некоторых случаях и под
потолок помещения;

2.повторять промеры в разное время дня и фазное время года;

3. одновременно с измерениями внутри помещения производить
определение метеорологических условий на открытом воздухе:

4. отмечать все особенности производственного процесса, состояние
работы вентиляции и т. п. в момент измерения;

Во время инструментальных измерений необходимо соблюдать следующие общие правила:

а) термометры, психрометры не следует держать во время измерений в
руках (надо иметь специальный штатив или другое приспособление для
подвешивания приборов); их не следует держать во время измерения в
непосредственной близости от холодных или нагретых поверхностей во
избежании передачи тепла через соприкосновение или радиацию;

б) не следует нагибаться слишком близко к приборам (не дышать на них);

в) приборы с механизмом (аспирационные психрометры, анемометры),
работающие в вертикальном положении, не следует класть до полной остановки
движущихся частей;

г) при подвешивании приборов необходимо следить, чтобы они со всех
сторон омывались воздухом (не прислонять их к стене или штативу)

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПМЕРАТУРЫ ВОЗДУХА

Измерение температуры воздуха в производственных помещениях обычно сочетается с определением его влажности и производится сухому термометру психрометра.

Изолированное определение температуры воздуха может потребоваться при некоторых специальных исследованиях (например, при отборе проб воздуха для химического анализа или при температуре воздуха, превышающей пределы шкалы психрометра (45-50°С)). В этих случаях можно пользоваться обычным ртутным (химическим) термометром со шкалой на 100°С.

В некоторых случаях при наличии резких колебаний температуры воздуха или необходимости проверки постоянства создаваемого в производственных помещениях микроклиматического режима (бесфонарные производственные здания и д. р.) возникает задача установить пределы колебаний температуры воздуха в течении рабочего дня, суток, недели и т. д. Для этой цели применяются самопишущие приборы-термографы. Термограф состоит из термовоспринимающей части и регулирующей. Термовоспринимающая часть

представляет собой изогнутую металлическую трубку, наполненную спиртом или толуолом, объём которой меняется соответственно колебаниям температур и окружающего воздуха. В некоторых моделях термографа воспринимающей частью служит биметаллическая пластинка, состоящая из двух спаянных между собой изогнутых пластинок металла, имеющих различные температурные коэффициенты; кривизна пластинок меняется в соответствии с измерениями температуры. Регистрирующая часть термографа представляет собой систему рычажков, соединённую с термовоспринимающей частью (металлической трубкой содержащей толуол или спирт, или биметаллической пластинкой) и пером, соприкасающимся с бумажной лентой..

ОПРЕДЕЛИВ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ

В производственных помещениях для характеристики воздушной среды обычно используются определение относительной влажности воздуха при помощи психрометра. Принцип психометрии заключается в определении показаний двух рядом расположенных термометров, шарик одного из которых покрыт влажной тканью. Влага, пропитывающая ткань, испаряясь с различной скоростью в зависимости от влажности и скорости движения воздуха отнимает тепло от термометра, поэтому показания влажного термометра оказываются ниже показателей сухого. На основании показаний двух термометров по формуле полученной эмпирически, вычисляется сначала абсолютная влажность воздуха, а затем относительная.

Принцип устройства аспирационного психрометра:

Термометры аспирационного психрометра заключены в металлическую оправу; шарики термометров находятся в двойных металлических гильзах; в головке прибора помещается вентилятор с часовым механизмом, просасывающий воздух мимо шариков термометров с постоянной скоростью (около 4м/сек). Благодаря этому экспозиция прибора может быть 3-5 мин. Наличие гильз позволяет использовать прибор при тепловом излучении, если только последнее не попадет под прибор снизу.

Прибором пользуются следующим образом: при помощи пипетки увлажняют обвёртку вкладного термометра, держа прибор вертикально головой вверх во избежании заливания воды в гильзы и в головку прибора:

Заводят ключом механизм прибора до отказа и вывешивают его в исследуемой точке. Через 3-5 минут во время полного хода вентилятора производят отсчёт. Расчёт абсолютной влажности воздуха при работе с аспирационным психрометром производятся по специальной формуле:

Вычисление относительной влажности производят по формуле:

Относительная влажность =Pa/Pm*100

В практике гигиенических исследований при определении относительной влажности воздуха по аспирационному психрометру пользуются таблицами.

Для записания относительной влажности воздуха пользуются суточными и недельными гигрографами (диапазон измерений от 30 до 100%)

Измерение скорости движения воздуха

Для измерения скорости движения применяют анемометры, основанные на принципе ротационного действия и кататермометру.

Выбор типа анемометра определяется величиной измеряемой скорости движения воздуха. Анемометры разных конструкций позволяют измерить скорость движения воздуха в широких пределах:

Крыльчатый анемометр - от З до 10 м/с, чашечный - от 1 до 30 м/с, дифференциальный микроанемометр - от 0,02 до 12 м/с и т. д.

Кататермометр позволяет определить диапазон скоростей движения воздуха в пределах от 0,1 до 1,5 м/с, обеспечивая при этом достаточную для практических целей точность измерений (-3%). Скорость движения воздуха в рабочем помещении обычно измеряется с помощью дифференциальных анемометров, кататермометров, электроанемометров, К анемометрам последнего типа относятся и термоанемометры конструкции Ленинградского института охраны труда, позволяющий измерить температуру и скорость движения воздуха.

Для измерения больших скоростей движения воздуха (в открытых сечениях вентиляционных воздуховодов, в отверстиях светопроемов) используются чашечные и крыльчатые анемометры. Первые воспринимают движение воздуха четырьмя полыми алюминиевые полушариями, вторые - крыльчатым колесом с пластиками из алюминия, вращающимися под давлением тока воздуха; это движение системой трубчатых колес передается стрелками, движущимися по градуированным циферблатам, по которым производится отсчёт.

Циферблаты на приборе расположены следующим образом: если считать налево, то маленькие циферблаты показывают тысячи и сотни делений; полный оборот большой стрелки дает 100 делений, так как большой циферблат разделён на 100 частей.

Измерение скорости движения воздуха производится следующим образом:

Записав исходные положение стрелок на циферблате (прибор на ноль не ставится) и отъединив с помощью рычажка, находящегося на боковой стороне прибора, движущуюся часть прибора от стрелок, помещают прибор в ток воздуха таким образом, что ось вращения колеса или чашек была параллельна

направлению потока воздуха; дают крыльям или чашка анемометра преодолеть и приобрести максимальную скорость. Затем обратным поворотом рычажка включают стрелки и в этот момент отмечают время; через 1 минуту или 100 секунд, не отводя прибора с места исследования, снова включают стрелки (одновременно отмечают время). Записав новое положение стрелки и вычтя первые показания из вторых, делят полученный результат на время экспозиции прибора в секундах). Если деления анемометр не соответствуют точно метрам, то полученный результат (число делений в секунду) умножают на поправку, указанную в прилагаемой к прибору паспорте, или пересчитывают на тарировочной кривой анемометра.

Для определения скорости движения воздуха может быть использован кататермометр.

Кататермометр с цилиндрическим резервуаром представляет собой спиртовой термометр, шкала которого разделена на 3 градуса (от 35 до 38). Для определения скорости движения воздуха кататермометр нагревают в воде до температуры 65-75°С до того момента когда спирт из резервуара заполнит капилляр и поднимется до половины верхнего расширения. Нагретый прибор вынимают из воды, насухо вытирают и подвешивают к точке исследования. Далее по секундомеру отмечают время, в течении которого спирт опустится с 38 до 35, определяя тем самым время охлаждения прибора (Т).

Далее находят охлажденную силу воздуха (Н), выраженную в милликалориях в секунду по формуле:

т. е. путём деления фактора прибора на время охлаждения (под фактором кататермометра понимают количество тепла, теряемого 1 см2 поверхности резервуара при охлаждении с 38 до 35, выраженное в милликалориях и обозначенное на самом приборе. Затем вычисляют разницу между средней температурой кататермометра 36.5°С и температурой воздуха (Q) и находят отношение Н к Q.

Дальнейшие вычисления производят по следующей формуле:

где V-искомая величина - скорость движения воздуха в м/сек; Н - охлаждающая сила воздуха в милликалориях/сек; Q - разница между средней температурой кататермометра и температурой воздуха в момент исследования. Выбор формулы определяется величиной отношения H/Q: если оно меньше 0,6, то надо брать первую формулу; если равно 0,6 или больше, то вторую.

В практике метеорологических исследований чаще пользуются готовыми таблицами. При этом предварительно вычисляют величину отношения H/Q, по которой находят искомую величину скорости движения воздуха.

Кататермометр не рекомендуется применять при температуре воздуха выше 29°С, а также при наличии вблизи точки измерения или охлаждения поверхностей.

ОПРЕДЕЛИИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

Под определением интенсивности теплового излучения (актинометрия) здесь понимается измерение общего (интегрального) теплового действия лучистой энергии производственных источников. Служащие для этой цели приборы носят название актинометры. В практике используются актинометры конструкции Ленинградского института гигиены труда, которые имеют широкий диапазон показаний, портативен, прост в установке и малоинертен. Его устройство основано на принципе термоэлектрического эффекта. Если в замкнутой электрической цеп, состоящей из 2 разных металлов, места контактов имеют температуру, то в цепи возникает термоэлектрический ток, сила которого пропорциональна разнице температур на термоспаях.

В качестве термоприёмника в описываемой актинометре использованы термобатарея-пластинка, состоящая из ряда термоэлементов, спаянных между собой. Эти спаи имеют поочерёдный белый' и черный цвет. При действии на такую пластинку теплового излучения соседние спаи приобретают разную температуру вследствие поглощения лучистой энергии тепла черным квадратом или отражения его белым. Разность температур обуславливается появлением в батарее термоэлектрического тока, который измеряется вделанным в прибор гальванометром. Шкала последнего градуирована прямо в единицах измерения тепловой радиации - малых калориях на 1 см в минуту - в пределах интенсивности излучения от 0 до 20 кал/мин. Каждое деление шкалы соответствует 0,5 калорий,

Измерение интенсивности тепловой радиации актинометром провидится следующим образом. Перед измерением стрелку гальванометра ставят в нулевое положение с помощью корректира при закрытом от радиации теплоприёмнике. Затем открывают крышку и прибор в вертикальном положении направляют токоприёмник в сторону источника излучения. Отсчёт показаний гальванометра производят через 2-3 секунды на месте измерения, после чего термоприемника немедленно закрывают крышкой.

Актинометр нельзя длительное время непрерывно держать под облучение; необходимо предохранять от толчков и сотрясений.

Методика определения и оценки суммарного воздействия метеорологических условий (эффективные и эквивалентно-эффективные температуры)

Тепловое ощущение человека определяется действием температур влажности, скорости движения воздуха и температуры окружающих поверхностей.

При одной и той же температуре, но при различной влажности воздуха тепловое ощущение человека оказывает влияние скорость движения воздуха, чем больше скорость движения воздуха, тем более человек ощущает охлаждение.

Например, при температуре воздуха 18-20°С и 50% относительной влажности при спокойном состоянии воздуха человек испытывает ощущение нормальной температуры, но при скорости 0,5 м/сек он испытывает чувство прохлады, при увеличении скорости воздуха до 2,5 м/сек, и более у него появляются неприятные ощущения холода.

Комбинация температуры и влажности воздуха, дающие одинаковый эффект, носят название эффективных температур (ЭТ). Различные комбинации температур, влажности и скорости движения воздуха дающий одинаковый эффект, носят название эквивалентно-эффективных температур (ЭЭТ). Эффективные и эквивалентно-эффективные температуры выражаются в условных градусах. Для определения этих температур используют номограмму. Для определения эквивалентно-эффективной температуры соединяют прямой линией цифры показаний сухого и влажного термометра и находят точку пересечения с кривой соответствующей скорости.

При обобщенной оценке микроклимата введены понятия: зона комфорта и линия комфорта.

Для обычного одетого человека, выполняющего легкую физическую работу зона комфорта лежит в пределах 17градусов эквивалентно-эффективных температур. При этих температурах у 50% людей ощущение теплового комфорта. Линии комфорта это условия при которых у 90% людей ощущается тепловой комфорт. Эта линия соответствует 18.9° эффективной температуры.

В том случае, когда имеет место сочетание действие параметров микроклимата - изменение одного параметра может компенсировать или усиливать изменение другого, - оценка нагревающего микроклимата производится по интегральному показателю тепловой нагрузки среды (ТНС)

ТНС - индекс рекомендуется использовать для интегральной оценки тепловой нагрузки среды на рабочих местах, на которых скорость движения воздуха не превышает 0,6 м/с, а интенсивность теплового облучения - 1200 Вт/м2.

ТНС - индекс является эмпирическим показателем, отражающим сочетание влияния температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения на теплообмен человека, и определяется на основе величин температуры смоченного термометра аспирационного психрометра (tM) и температуры внутри зачернённого шара (tffl).

Температура внутри зачернённого шара измеряется термометром, резервуар которого помещен в центр зачернённого полого шара; tul отражает

Рис. 7. Номограмма для определения эффективной температуры и зоны комфорта

ТНС - индекс рассчитывается по уравнению: ТНС = 0.7*/, +0.3*/

Значения ТНС - индекса не должны выходить за пределы рекомендуемых величин (таб. 1).

В целях защиты работающих от возможного перегревания или охлаждения - при температуре воздуха на рабочих местах выше или ниже допустимых величин - время пребывания на рабочих местах (непрерывно или суммарно за рабочую смену) должно быть ограничено.

Рекомендуемые величины интегрального показателя тепловой нагрузки

среды (ТНС - индекса) для профилактики перегревания организма

(согласно СанПиН 2.2.4.548-96)

Категория работ по уровню энергозатрат	Величины интегрального показателя, "С
I а (до 139)	22,2 - 26,4
16(140-174)	21,5-25,8
И а (175-232)	20,5-25,1
II б (233-290)	19,5-23,9
III (более 290)	18,0-21,8

Задания студентам:

устройством приборов для замеров параметров

!. Ознакомиться с

микроклимата.

2. Замерить показатели микроклимата на своём рабочем месте:

а) температуру воздуха, относительную влажность, скорость движения воздуха.

3.  Определить эффективную и эффективно - эквивалентную температуру

4. Включить нагревательную установку и определить уровень инфракрасного
излучения

5.  Включить вентилятор, определить скорость движения воздуха и рассчитать
эффективно - эквивалентную температуру.

6.  Составить протокол по результатам исследования

7.  Дать заключение в соответствии измерения микроклимата ГОСТу и
санитарным нормам

Результаты исследований метеоусловий.

Условие	Воздуха °С	Относит, влажность %	Скорость движения воздуха м/сек	ЭТ	ЭЭТ	Теплое, излуч. кал/см2	Соотв. салит, нормам
1. Обычные условия					•
2. Нагреватель
3. Вентилятор

влияние температуры воздуха, температуры поверхностей и скорости движения воздуха. Зачернённый шар должен иметь диаметр 90 мм, минимально возможную толщину и коэффициент поглощения 0,95

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ РАЗЛИЧНЫХ МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ.

Хотя микроклиматические условия в цехах регламентируются, на практике часто встречается такое положение, когда в зависимости от особенностей

трудового процесса (напряжённость и интенсивность труда, интермитирующий характер условия отдельных элементов микроклимата) требуется уточнить и физиологически обосновать оптимальные параметры температуры, влажность и скорости движения воздуха.

Для оценки комплексного воздействия параметров микроклимата оказывающих влияние на теплообмен человека мы предлагаем наиболее простые методы:

а) учет теплоощущений и изменение температуры кожи работающего

б) теплоощущения являются субъективным выражением реакции
организма на воздействие термического раздражителя. Оценку теплоощущений
производят по 5 бальной шкале. В ответ на ' вопрос о теплоощущений
обследуемый дает одну из следующих оценок: 1 - холодно, 2 - прохладно, 3 —
хорошо (комфорт), 4 - тепло, 5 - жарко. В этой шкале отражены условия
комфорта, близко к комфорту (прохладно и тепло и условия дискомфорта,
холодно и жарко). Используя шкалу теплоощущений, необходимо проводить и
контрольный опрос: хочется ли теплее, холоднее или так как есть.

Для оценки объективного состояния температурного анализатора предлагаем определить его с помощью измерения температуры кожи при помощи электротермометра ТПЭМ - 1

Порядок работы с электромометром следующий: датчик присоединяют к прибору с помощью интенсельного разъёма, ручку ставят в положение «В» (включено), при этом стрелка указателя' должна совпадать с отметкой шкалы +29°С, ручку переводят в положение калибровка «К», стрелку указателя устанавливают на отметку шкалы +42°С. Вращением ручки резистора «П», далее ручку ставят на третий диапазон измерений отмеченный красной или синей точкой на панели указателя. Датчики температуры помещают в исследуемое и снимают показания приборов.

Точками для замеров служат:

1.  грудь — верхняя часть

2.  тыл кисти у основания первых фаланг большого и указательного пальца

3.  в лоб между надбровными дугами на 0,5 см выше их края.

При комфортном тепловом состоянии температура кожи лба, кисти и груди находится на уровне°С (критической температуры происходит разное перегревание организма. При воздействии низких температур воздуха температура кожи снижается на 10°С и т. д. (дискомфорты ощущений)

ГИГИЕНИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ

Гигиенические требования к величинам температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха устанавливаются в зависимости от категорий работ, различающихся по уровню энергозатрат, а так же от особенностей сезона года.

Категории работ, различающиеся по уровню энергозатрат: - легкие физические работы (категории I) - виды деятельности с расходом энергии не более 174 Вт. Разделяются на категорию 1а - энергозатраты до 139 Вт и категории 16 энергозатраты до 174 Вт. К

категориям 1а относятся работы, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением. К категории 16 относят работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторыми физическими напряжениями.

-  Физические работы средней тяжести (категории II) - виды деятельности
с расходом энергии в пределах Вт. Разделяются на категорию
Па - энергозатраты от 175 до 232 Вт и категории Пб энергозатраты от
233 до 290 Вт. К категории Па относятся работы связанные с
постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или
предметов в положении стоя или сидя и требующего определённого
физического напряжения. К категории 1^6 относят работы, связанные с
ходьбой, перемещением и переноской до 10 кг и сопровождающиеся
умеренным физическим напряжением

-  Тяжёлые физические работы (категории III) — виды деятельности с
расходом энергии более 290 Вт. К Категории III относятся работы
связанные с постоянными передвижениями, перемещениями и
переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие
больших физ. Усилий

Сезоны года:

-  холодный период года - период, характеризуемы среднесуточной
температурой наружного воздуха, равной + 10°С и ниже;

-  теплый период года - период, характеризуемый среднесуточной
температурой наружного воздуха выше + 10°С

Гигиенические нормативы микроклимата устанавливаются для холодного и теплого периода года с учётом категории работ по тяжести.

Микроклиматические показатели при гигиеническом нормировании подразделяются на оптимальные и допустимые:

-  оптимальными микроклиматическими условиями являются такие
сочетания количественных показателей микроклимата, которые при
длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают
сохранение нормального функционального и теплового состояния
организма без напряжения механизмов терморегуляции. Они
обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки
для высокого уровня работоспособности. Перепады температуры
воздуха по высоте и по горизонтали, а также изменения температуры
воздуха в течении смены на рабочих местах не должны превышать 2°С;

-  допустимыми условиями являются такие сочетания количественных
показателей микроклимата, которые при длительном и
систематическом воздействии на человека могут вызвать преходящие и
быстро нормализующие изменения функционального и теплового
состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов
терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических
приспособительных возможностей. При этом не возникает
повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут
наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшение
самочувствия и понижение работоспособности. Допустимые показатели