Характеристика микроклиматических условий в горячих цехах

Характеристика микроклиматических условий в горячих цехах.

Горячие цехи —  производственные помещения, в которых  технологические процессы сопровождаются значительным образованием и выделением тепла (свыше 20 ккал/час на 1 л³ помещения т.е. нагревающий микроклимат). В условиях теплового излучения и высокой температуры воздуха трудится большое количество рабочих в различных отраслях промышленности: черной и цветной  металлургии, машиностроении, фарфоро-фаянсовой, сахарной, пищевой, текстильной и др. Источниками значительного выделения тепла являются: специфика технологического оборудования (плавильные, сушильные, нагревательные, обжигательные печи и установки); нагретые материалы производства и готовая продукция (слитки, листы, трубы, стекло, расплавленный металл ), выделение тепла при экзотермических химических реакциях; горячий пар и воздух, попадающие в рабочую зону при недостаточной герметизации оборудования; образование тепла работающими станками; инсоляция( в летнее время на юге); перенос тепла от нагретых поверхностей (конвекция). В ряде случаев производственный процесс сопровождается искрами и брызгами расплавленного  металлам (лучистая энергия). В горячих цехах совместное действие лучистого и конвекционного тепла при выполнении физической работы вызывает выраженные сдвиги физиологических функций, изменение процессов теплопродукции и теплоотдачи ,что часто усугубляется высокой влажностью воздуха и низкой скоростью его движения, поэтому нередко в таких цехах условия труда не соответствует гигиеническим нормативам.

Наряду с неблагоприятными условиями микроклимата работники  горячих цехов могут подвергаться воздействию и других вредных факторов, обусловленными технологическими особенностями производства : пыль и токсические газ( углекислый газ, сернистый ангидрид, акролеин) в литейной промышленности, токсичные пары при обработке изделий в цианистых ваннах, шум и вибрация при работе оборудования, действие яркого света на органы зрения  при плавке металла ,значительная физическая нагрузка.

Теплообмен между организмом и производственной средой.

Тепловой обмен человеческого  организма с окружающей средой заключается  во взаимосвязи между образованием тепла в результате жизнедеятельности  организма и отдачей или получением им тепла из внешней среды. Характер и интенсивность теплообмена  между человеком и окружающей средой зависят от метеорологических  условий среды, теплопродукции организма  работающего, функционального состояния  организма, передачи тепла от глубоколежащих тканей к коже, от тяжести труда. Параметры микроклимата в природной среде и в производственных условиях могут изменяться в широких пределах, а температура тела поддерживается  на относительно постоянном уровне (36-37 градусов  Цельсия) за счет соответствия между процессами теплопродукции и теплоотдачи, которое поддерживается процессами терморегуляции(совокупность физиологических реакций организма, обеспечивающих постоянство температуры тела, контролируемых центральной нервной системой).

Отдача тепла организмом осуществляется путем конвекции, излучения, испарения,кондукции 
Под конвекцией понимается непосредственная отдача тепла с поверхности человеческого тела менее нагретым притекающим к нему слоям воздуха. Интенсивность теплоотдачи пропорциональна площади поверхности тела, разности температуры тела и окружающей среды и скорости движения воздуха. Теплоотдача конвекцией у людей в состоянии покоя некомфортных метеорологических условиях составляет 14,2—33,1 % общей теплоотдачи организма. 
Отдача тепла излучением происходит в направлении поверхностей с более низкой температурой. Передача тепла ИК-излучением в производственных условиях является одним из наиболее мощных путей теплообмена человека с окружающей средой и составляет в состоянии покоя в комфортных метеорологических условиях 43,8—59,1 % общей теплоотдачи. 
В ряде случаев в производственных условиях некоторое гигиеническое значение приобретает и передача тепла кондукцией, наблюдающаяся при соприкасании поверхности тела работающего с охлажденным или нагретым оборудованием,материалами. 
Большое место в теплообмене между работающим и окружающей средой занимает отдача тепла испарением влаги с поверхности тела человека. При высокой температуре воздуха и окружающих поверхностей теплоотдача испарением значительно возрастает, при низких температурах удельный вес ее ниже. На характер и величину теплообмена путем теплоотдачи с поверхности человеческого тела влияет также подвижность воздуха. Подвижный воздух благоприятствует отдаче тепла конвекцией вновь притекающим слоям воздуха более низкой температуры, ускоряется испарение влаги с поверхности тела. 
Сложный процесс теплообмена в различной степени зависит от физических условий окружающей среды — от степени и сочетания нагретости, влажности и подвижности воздуха и нагретости окружающих поверхностей. 
Наличие источников тепла и высокой влажности в окружающей среде при выполнении физически тяжелой работы даже при значительной подвижности воздуха затрудняет теплоотдачу организмом, предъявляет высокие требования к терморегуляции, а при нарушении ее приводит к возникновению патологических изменений в организме.

Влияние микроклимата горячих цехов на организм работающих. Формы перегревания.

Микроклимат нагревающий  отличается от нормального микроклимата. Он представляет собой такое сочетание микроклиматических  параметров, при котором появляется  изменение теплообмена работающего человека с окружающей его средой,  которое проявляется в накоплением тепла в организме человека (> 2 Вт) и/или же в увеличении доли тепловых потерь испарением влаги (> 30%).!!

Температура кожи тела.

Под влиянием микроклиматических условий в организме человека может происходить изменение ряда функций систем и органов, принимающих участие в обеспечении температурного гомеостаза. Одним из важных интегральных показателей теплового состояния организма человека является средняя температура тела. Она зависит от степени нарушения теплового баланса и уровня энерготрат при выполнении физической работы.

При выполнении работы средней  тяжести и тяжелой в условиях высокой температуры воздуха  температура тела может повышаться от нескольких десятых градуса до 1 - 2 °С и более (при явлениях гипертермии).

Температура кожи объективно отражает реакцию организма на воздействие  термического фактора, так как ее температурный режим играет основную роль в теплоотдаче, Будучи более  или менее постоянной величиной  в обычных условиях на одном и  том же участке, температура кожи человека далеко не одинакова на различных  участках. Температура кожи лба колеблется в пределах 32,5 - 34 °С, груди – 31 - 33,5 °С, наименьшую температуру имеет  кожа пальцев стопы - 24,4 С, кисти - 28,5 °С.

С гигиенической точки  зрения для ориентировочной оценки теплового состояния человека, находящегося в состоянии относительного физического  покоя, имеет значение разница температур кожи дистальных участков поверхности  тела (грудь - стопа) и туловища: если она менее 2 - 1,8 °С - это соответствует  ощущению жары, при разнице 2 - 4°С наблюдается  хорошее самочувствие, а выше 6°С наступает ощущение холода. С увеличением  температуры воздуха разница  между температурой туловища и стоп уменьшается.

Высокая температура  и состояние обменных процессов.

Интенсивное потоотделение (до 6 - 10 л за смену) при работе в  условиях воздействия высокой температуры  воздуха приводит к обезвоживанию  организма, потере минеральных солей  и водорастворимых витаминов (С, B1, B2).

Несмотря на восполнение  потери жидкости за счет усиленного питья, к концу смены в таких условиях может иметь место отрицательный  водный баланс, масса тела уменьшается  на 3 - 4 кг и более. Такие потери влаги  приводят к сгущению крови, "повышению  ее вязкости, нарушению солевого обмена. При тяжелой работе в условиях высокой температуры может выделиться с потом до 30 – 40 г NaCl (всего в  организме около 140 г NaCl). При потере хлоридов снижается способность белковых коллоидов к набуханию, следовательно, к удержанию воды. Уменьшается содержание внутриклеточной воды и увеличивается концентрация внеклеточной. Потеря 20%, т. е. 28 - 30 г NaCl, ведет к прекращению желудочной секреции, дальнейшая потеря NaCl вызывает мышечный спазм, судороги. Кроме NaCl, происходит потеря организмом калия, кальция, магния, меди, цинка, йода и других микроэлементов, что может обусловливать нарушение проводимости сердечной мышцы, проницаемости форменных элементов крови.

Потеря водорастворимых  витаминов (С, B1, B2) при сильном потоотделении  может достигать 15 - 25% необходимой  суточной дозы, что способствует развитию витаминного дефицита. Так, значительный витаминный дефицит (С, B1 и В2) был обнаружен у рабочих горячих цехов металлургических, фарфоровых и керамических заводов. При высокой температуре воздуха и дефиците воды в организме усиленно расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки. При перегревании отмечается усиленный белковый распад, накопление остаточного азота и аммиака в крови, развивается ацидотическое состояние.

Влияние нагревающего микроклимата на функциональное состояние  сердечно-сосудистой системы.

Действие высокой температуры  воздуха на организм нередко вызывает серьезные и стойкие изменения  в деятельности сердечно-сосудистой системы.

Под влиянием высокой температуры  происходит перераспределение крови  за счет увеличения кровенаполнения  сосудов кожи, подкожной клетчатки  и обеднения кровью внутренних органов. Наблюдается выраженная пульсовая  реакция. В начальном периоде  температурного воздействия происходит рефлекторное учащение пульса без повышения  температуры тела. Затем с увеличением  температуры тела устанавливается  линейная зависимость между накоплением  тепла в организме и приростом  частоты сердечных сокращений. С  увеличением температуры тела на 1 градус, пульс учащается на 10 ударов в 1.минуту.

Тахикардия при воздействии  высокой температуры обусловлена  не только повышением температуры крови, действующей на соответствующие  центры ЦНС, но и раздражением термоцентров биологически активными веществами, образующимися при гипертермии  и стимулирующими работу сердца.

При постоянном и длительном действии высокой температуры максимальное и минимальное артериальное давление чаще, всего снижается. При значительном же перегревании отмечается повышение максимального и снижение минимального артериального давления, что связано, видимо, с повышением температуры крови, снижением тонуса стенки периферических сосудов, расширением их и падением периферического сопротивления.

Длительное увеличение частоты  сердечных сокращений, падение сосудистого  тонуса, ведущее к нарушениям равновесия в распределении крови и к  недостаточному кровоснабжению мышцы  сердца, сгущение крови приводит к  ослаблению функциональной способности  сердца.

На ЭКГ у рабочих  горячих цехов обнаруживаются преходящие и стойкие изменения, проявляющиеся  в гипертрофии правого желудочка, изменениях возбудимости предсердий. ЭКГ в ряде случаев позволяет  выявлять нарушения обменного характера, дистрофические изменения миокарда (последние обнаруживаются как у  молодых рабочих, так и среди  рабочих с большим стажем работы в горячих цехах).

Перегревание  и дыхание.

При воздействии высокой  температуры и теплового облучения  наблюдаются изменения со стороны  дыхания. Значительно повышается возбудимость дыхательного центра, что выражается увеличением частоты дыхания. У  рабочих литейных цехов дыхание  может учащаться до 50% от исходного, тогда как при аналогичной  работе, но при нормальной температуре  частота дыхания увеличивается  на 11 %. Даже кратковременная работа при высокой температуре воздуха  и интенсивном тепловом облучении  сопровождается учащением дыхания  в 2 раза. Характер дыхания становится поверхностным.

Влияние перегревания на другие системы и органы.

Работа в условиях высокой  температуры оказывает влияние  на функциональное состояние ряда других органов и систем. В условиях высокой  температуры снижается секреция желудочного и поджелудочного сока, желчи, угнетается моторика желудка. Печень отвечает снижением гликогенообразовательной функции. Отрицательное влияние  на ЦНС проявляется в снижении силы условных рефлексов, ослаблении внимания, ухудшении координации движений, способности к переключению, замедлении реакций, что может быть причиной роста травматизма, снижения работоспособности и производительности труда.

Установлено снижение работоспособности  у шахтеров по мере увеличения температуры  воздуха. Так, если при температуре  воздуха 26 °С работоспособность снижается  на 19%, при температуре 32 °С работоспособность  падает на 44 %.

Длительное воздействие  высокой температуры, особенно в  сочетании, с повышенной влажностью, может привести к значительному  накоплению тепла в организме  и развитию перегревания организма выше допустимого уровня (гипертермии ) - состояния, при котором температура тела поднимается до 38 – 39 °С. То же случается и при высоком кратковременном нагревании при температуре выше 60 °С, например при ремонте печей.

Клинически при гипертермии  наблюдается головная боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового  восприятия предметов, сухость во рту, тошнота, рвота, гиперемия лица, обильное потоотделение. Пульс и дыхание  учащены, температура тела повышена до 38 °С и более. В крови увеличивается  содержание остаточного азота и  молочной кислоты.

Выраженная гипертермия, сопровождающаяся высокой температурой тела (40 - 41 °С) и тяжелым общим  состоянием организма, называется тепловым ударом. При этом наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, дыхание частое, поверхностное (50 – 60 в 1 мин), временами судороги, тахикардия, падение АД (тепловой коллапс), потеря сознания.

На фоне симптомов теплового  удара развиваются тетанические судороги мышц конечностей и резкие боли в них при движении, что  является судорожной формой перегрева. Наблюдается резкое снижение диуреза, развивается сгущение крови (увеличиваются вязкость крови, количество эритроцитов и гемоглобина).

В тяжелых случаях могут  наблюдаться нервно-психические  расстройства.

Основную роль в патогенезе перегрева отводят газовому алкалозу и аммиачной интоксикации образованию  токсических БАВ, явлению гипоксии в организме. Судорожная форма перегрева  является следствием нарушения водно-солевого обмена, обезвоживания и деминерализации  организма (потери NaCl).

Тепловой удар возникает  в особо неблагоприятных условиях работы: выполнение тяжелой физической работы в условиях высокой температуры, инфракрасного излучения и высокой  влажности, в одежде затрудняющей теплоотдачу; работы на открытом воздухе в жарком климате.

Особенности действия лучистого тепла на организм.

Действие теплового излучения  на организм имеет ряд особенностей, одной из которых является способность  ИК лучей различной длины волны  проникать на различную глубину  и поглощаться соответствующими тканями, оказывая тепловое действие. Короткие инфракрасные лучи (до 1,4 мкм) проникают в ткани на глубину  нескольких см, поглощаются кровью и водой в слоях кожи и подкожной  клетчатки, а также способны проникать  через кости черепной коробки  и воздействовать на мозговые оболочки, мозговую ткань.

Длинные ИК лучи (1,4 - 10 мкм) поглощаются  верхним 2-х миллиметровым слоем  кожи. Особенно сильно поглощаются  лучи с длиной волны 6 - 10 мкм, вызывая  «калящий эффект».

Воздействие инфракрасного  излучения на организм проявляется  как общими, так и местными реакциями.

Местная реакция сильнее  выражена при облучении длинноволновыми  инфракрасными лучами, поэтому при  одной и той же интенсивности  облучения время переносимости  коротковолнового инфракрасного излучения больше, чем длинноволнового. Коротковолновое инфракрасное излучение обладает более выраженным общим действием за счет большей глубины проникновения в ткани тела.

Степень повышения температуры  кожи в ответ на инфракрасное облучение  находится в зависимости от его  интенсивности. Инфракрасное облучение  интенсивностью 949 Вт/м2 вызывает ощущение жары, жжения и повышение температуры  кожи до 40 - 41 °C. При интенсивности  инфракрасного облучения 1717 Вт/м2 и  более температура кожи повышается на 10 - 11°С и появляется нетерпимое жжение кожи.

Наряду с ростом температуры  облучаемой поверхности тела (в зависимости  от времени облучения и одежды) наблюдается рефлекторное повышение  температуры на удаленных от области  облучения участках. Наблюдается  также рефлекторное изменение частоты  пульса на фоне неизменной температуры  тела. При облучении различных  участков тела инфракрасным излучением интенсивностью 698 - 1396 Вт/м2 частота  пульса увеличивалась на 5 - 7 ударов в 1 мин. Время пребывания в зоне теплового  облучения лимитируется в первую, очередь высокой температурой кожи. Болевое ощущение появляется при  температуре кожи 40 - 45 °С (в зависимости  от участка).

В основе биологического действия инфракрасного излучения лежит  не только рефлекторный процесс, связанный  с чисто тепловым эффектом, но и  сдвиги в молекулярной структуре  клетки, вызванные поглощением квантов  инфракрасного излучения. Поглощаясь, лучи инфракрасного излучения вызывают внутримолекулярные колебания, значительно  увеличивающие скорость протекания биохимических реакций. Основная часть  энергии превращается в тепловую, а также энергию фотохимических реакций.

Под влиянием инфракрасного  излучения в коже, крови, цереброспинальной  жидкости образуются высокоактивные вещества белкового происхождения (типа гистамина, холина, аденозина). Происходит также изменение обмена веществ в виде нерезкого снижения потребления кислорода, повышается содержание азота, уровня натрия и фосфора в крови, снижается поверхностное натяжение крови. Под влиянием инфракрасного излучения снижаются титр антител и фагоцитарная активность лейкоцитов. Эти сдвиги больше выражены при прерывистом облучении. Наблюдаются изменения в симпатоадреналовой и гипофизарно-адреналовой системах, свидетельствующие о напряжении в этих системах.

Сосудистая реакция протекает  в зависимости от интенсивности  и спектрального состава инфракрасного  излучения - коротковолновая вызывает расширение сосудов, длинноволновая - сужение. Артериальное давление изменяется при интенсивности излучения, начиная  с 1138 Вт/м2 при температуре воздуха 24 °С и с 775 Вт/м2 при температуре 50 °С.

Повышение артериального  давления обусловлено, видимо, некоторым  сужением периферических сосудов и  увеличением минутного объема крови.

Изменения в организме  под воздействием инфракрасного  излучения зависят от его интенсивности, спектрального состава, площади  и зоны облучения. Так, наибольший эффект, наблюдается при облучении области  шеи, верхней половины туловища.

Имеет весьма существенное значение повторяемость облучения. Так, при одинаковом суммарном времени  инфракрасного излучения реакция  организма в значительной степени  зависит от продолжительности однократного облучения и соотношения времени  облучения и пауз.

При действии инфракрасной радиации могут развиваться патологические состояния у отдельных лиц в связи с профессиональной деятельностью: солнечный удар, повреждения кожи, глаз (катаракта).

Инфракрасные лучи, оказывая тепловой эффект на глаза, могут вызвать  ряд патологических изменений: конъюнктивиты, помутнение и васкуляризацию роговицы и др. Длительное воздействие (10 - 20 лет) коротковолновой инфракрасной радиации большой интенсивности на глаза может вызвать поражение хрусталика - инфракрасная катаракта у сталеваров, прокатчиков, кузнецов, кочегаров, стеклодувов - «катаракта стеклодувов».

Изменения на коже характеризуются  эритемой, при интенсивном облучении  может быть ожёг, при длительном воздействии на коже может развиться  коричнево-красная пигментация.

Солнечный удар может возникнуть при работах на открытом воздухе (строители, геологи, сельскохозяйственные рабочие и др.) в результате интенсивного прямого облучения головы инфракрасным излучением коротковолнового диапазона (1 - 1,4 мкм), следствием чего является тяжелое поражение оболочек, и мозговой ткани вплоть до выраженного менингита и энцефалита. Клиническая картина солнечного удара характеризуется общей слабостью, головной болью, головокружением, шумом в ушах, беспокойством, расстройством зрения, тошнотой, рвотой. В тяжелых случаях - помрачнение сознания, резкое возбуждение, судороги, галлюцинации, бред, потеря сознания. Температура тела при этом в отличие от теплового удара нормальная или незначительно повышена.

Нормирование  микроклимата горячих цехов.

Микроклимат производственных помещений регламентирует СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» от 1.10.1996 г. В документе указаны 2 вида микроклиматических условий:

• Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.
• Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величин (прядильных и ткацких цехов текстильных фабрик, отдельных цехов пищевой промышленности, мартеновские, доменные, литейные, кузнечные цехи металлургической промышленности, предприятия тяжелого машиностроения, стекольного производства и пищевой промышленности)

 Санитарные нормы предусматривают  обеспечение оптимальных или  допустимых параметров микроклимата производственных помещений с учетом 5 категорий работ, характеризующихся различным уровнем энерготрат (табл. 1). Нормы регламентируют температуру, влажность, скорость движения воздуха и интенсивность теплового облучения работающих (с учетом площади облучаемой поверхности тела), температуру внутренних поверхностей, ограждающих рабочую зону конструкций (стен, пола, потолка) или устройств (например, экранов), температуру наружных поверхностей технологического оборудования, перепады температуры воздуха по высоте и горизонтали рабочей зоны, ее изменения в течение смены, а также предусматривают необходимые мероприятия по защите рабочих мест от радиационного охлаждения. исходящего от поверхности стекла оконных проемов (в холодный период года) и нагревания от попадания прямых солнечных лучей (в теплый период).

Таб 1. Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

При обеспечении допустимых величин микроклимата на рабочих  местах:

- перепад температуры  воздуха по высоте должен быть не более 3° C

- перепад температуры  воздуха по горизонтали, а также  ее изменения в течение смены  не должны превышать:

• при категориях работ Iа и Iб - 4° C;
• при категориях работ IIа и IIб - 5° C;
• при категории работ III - 6° C.

При этом абсолютные значения температуры воздуха не должны выходить за пределы величин, указанных в  табл. 2 для отдельных категорий  работ.

При температуре воздуха  на рабочих местах 25° C и выше максимально  допустимые величины относительной  влажности воздуха не должны выходить за пределы:

70% - при температуре воздуха  25° C;

65% - при температуре воздуха  26° C;

60% - при температуре воздуха  27° C;

55% - при температуре воздуха  28° C.

 При температуре воздуха  26 - 28° C скорость движения воздуха,  указанная в табл. 2 для теплого  периода года, должна соответствовать  диапазону:

0,1 - 0,2 м/с - при категории  работ Iа;

0,1 - 0,3 м/с - при категории  работ Iб;

0,2 - 0,4 м/с - при категории  работ IIа;

0,2 - 0,5 м/с - при категории  работ IIб и III.

Категории работ  разграничиваются на основе интенсивности  энерготрат организма в ккал/ч (Вт).

1. 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.).

2. 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.).

3. 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.).

4. 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.).