Способы обеспечения и нормализации микроклимата

СОДЕРЖАНИЕ 

     Введение  …………………………………………………………………..3

1. Расчет и контроль микроклимата …………………………………….5
2. Способы обеспечения и нормализации микроклимата ……………..8

Выводы и  рекомендации………………………………………………….14

     Библиографический список ……………………………………………...17 
 
 

     Введение

     Из-за глобального потепления климата  мы все чаще испытываем на себе резкую смену погоды. Чередование сильных  засух, вызывающих пожары, и проливных  дождей, ведущих к наводнениям, с  ураганами, разрушающими все на своем  пути. И если климат в целом мы не в состоянии смягчить, то влиять на микроклимат окружающей нас территории вполне реально. Человек чутко реагирует на изменения климатических и микроклиматических условий. Научными исследованиями установлено, что на нашей широте комфортные для жизни условия могут быть в температурном интервале от 12 до 26 градусов по С при относительной влажности 30-70%.

     Здоровье  и работоспособность человека в  значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной  среды жилых и общественных зданий. Отечественными и зарубежными гигиенистами установлена связь между микроклиматом в жилище и на рабочем месте и состоянием здоровья людей. Обеспечение заданных показателей микроклимата является одной из основных задач специалистов по строительной теплофизике, отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха. За рубежом исследования теплоощущений человека в помещении легли в основу большого числа национальных и международных стандартов на тепловой микроклимат и параметры воздушной среды.

     Микроклимат производственных помещений – микроклиматические условия производственной среды (температура, влажность, давление, скорость движения воздуха, тепловое излучение) помещений, которые оказывают влияние на тепловую стабильность организма человека в процессе труда.

     Параметры – температура окружающих предметов и интенсивность физического нагревания организма характеризуют конкретную производственную обстановку и отличаются большим разнообразием. Остальные параметры – температура, скорость, относительная влажность и атмосферное давление окружающего воздуха – получили название параметров микроклимата.

     Параметры микроклимата воздушной среды, которые  обуславливают оптимальный обмен  веществ в организме и при  которых нет неприятных ощущений и напряженности системы терморегуляции организма, называют комфортными или оптимальными.

     Условия, при которых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называются дискомфортными. Методы снижения неблагоприятных  воздействий в первую очередь  производственного микроклимата осуществляются комплексом технологических, санитарно-технических, организационных и медико-профилактических мероприятий: вентиляция, теплоизоляция поверхностей источников теплового излучения (печей, трубопроводов с горячими газами и жидкостями), замена старого оборудования на более современное, применение коллективных средств защиты (экранирование рабочих мест либо источников, воздушные душирования и т.д.) и др.

     Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных условий  в помещениях, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека. Метеорологические условия или микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции. 
 
 
 
 
 
 
 

1. Расчет  и контроль микроклимата

     Измерение параметров микроклимата проводится на рабочих местах и рабочей зоне в начале, в середине и в конце  рабочей смены. При колебаниях микроклиматических условий, связанных с технологическим  процессом и другими причинами  измерения, проводятся с учетом наибольших и наименьших величин термических нагрузок на протяжении рабочей смены.

     Гигиенические нормативы отражают современные  научные и технические знания, получаемые при изучении реакций  человека на воздействие тех или  иных факторов окружающей среды. В них учтены современные теплотехнические требования к ограждающим конструкциям зданий и системам отопления и вентиляции.

     Оценка  температурной обстановки помещений  предусматривается по двум температурам - воздуха и результирующей помещения. Результирующая температура является комплексным показателем температуры воздуха и радиационной температуры помещения.

     Результирующую  температуру можно рассчитать, измерив  температуры воздуха и всех поверхностей, обращенных в помещение, а можно  измерить шаровым термометром. Первый способ может оказаться трудно выполнимым, так как в стандарте не уточняется, как измерить температуру и площадь поверхности отопительного прибора, особенно если у него оребренная поверхность.

     Для исключения отрицательного воздействия на человека одновременного влияния нагретых и охлажденных поверхностей ограничивается локальная асимметрия результирующей температуры помещения, которая определяется как "разность результирующих температур в точке помещения, определенных шаровым термометром для двух противоположных направлений".

     Шаровой термометр для определения локальной  асимметрии результирующей температуры - это шаровой термометр, у которой  одна половина шара имеет зеркальную поверхность (степень черноты поверхности  не выше 0,05), а другая - зачерненную (степень черноты - не ниже 0,95).

     Допустимая  относительная влажность в холодный период практически в любых помещениях, где она нормируется, не должна превышать 60 %, ранее - 65 %, оптимальная скорость движения воздуха в жилых комнатах в холодный период составляет 0,15 м/с вместо 0,2 м/с. Для районов с расчетной температурой наружного воздуха (параметры А) в теплый период 25 ^oС и выше или с расчетной относительной влажностью воздуха (параметры А) более 75 % не делается никаких отступлений от указанных верхних пределов температуры и влажности внутреннего воздуха¹.

     В качестве допустимых условий ГОСТ предусматривает  сочетания более низкой температуры  воздуха с более высокой результирующей температурой. Например, в нормах оптимальных  условий жилых зданий имеется только одна температура - 20 ^oС, принадлежащая диапазонам обеих нормируемых температур. Из-за этого лучистая система отопления, признанная более комфортной для человека по сравнению с радиаторной и конвекторной, не сможет поддержать оптимальные, с точки зрения ГОСТ'а, условия, так как при наличии инфильтрации наружного воздуха температура внутреннего воздуха всегда будет несколько ниже средней радиационной температуры.

     Параметры воздушной среды в соответствии со стандартом должны обеспечиваться и контролироваться по всему объему обслуживаемой зоны, для чего в ГОСТе установлены места измерения их значений и приводятся допустимые отклонения в различных точках обслуживаемой зоны. По температуре воздуха они ограничены 2 ^oС для оптимальных показателей и 3^oС - для допустимых; по относительной влажности - 7 % для оптимальных и 15 % - для допустимых, по скорости движения воздуха - соответственно 0,07 и 0,1 м/с.

     С одной стороны, измерение скорости воздуха выполняется в различных  точках обслуживаемой зоны и нормируются допустимые диапазоны скорости; с другой, - под скоростью движения воздуха понимается "осредненная по объему обслуживаемой зоны скорость движения воздуха". То же самое можно сказать и об относительной влажности.

     Показатели, включающие в себя оценку радиационной температуры, нормируются только для середины помещения. При этом в дополнение к нормативным диапазонам результирующей температуры помещения установлен допустимый разброс этой температуры по высоте помещения не более 2 ^oС для оптимальных показателей и 3 ^oС - для допустимых. Локальная асимметрия результирующей температуры должна быть не более 2,5 ^oС для оптимальных и не более 3,5 ^oС для допустимых показателей. К сожалению именно эти параметры на границе обслуживаемой зоны не измеряются и не нормируются. Кроме того, требования, установленные для локальной асимметрии результирующей температуры, не являются обязательными. Тот факт, что в ГОСТе приводится локальная асимметрия не радиационной температуры, а результирующей, по существу допускает локальные асимметрии радиационной температуры в два раза превышающие нормы для результирующей.

     В ГОСТе локальная асимметрия результирующей температуры помещения определяется как разность температур, измеренных в двух противоположных направлениях шаровым термометром с рекомендуемым диаметром сферы 150 мм. Представляется, что более жесткая оценка локальной асимметрии радиационной температуры относительно противоположных сторон плоской элементарной площадки точнее описывает процесс теплообмена неблагоприятно расположенных поверхностей на теле человека, чем относительно полусферы диаметром 15 см.  
 
 

     2. Способы обеспечения и нормализации микроклимата 

     Поддержание нормальной жизнедеятельности людей  производится за счет целого комплекса  мероприятий, которые можно свести к следующим группам: архитектурно-проектные; организационно-технические; санитарно-гигиенические; лечебно-профилактические².

     Архитектурно-проектировочные  решения включают: проектирование и  размещение зданий и сооружений с  учетом их назначения в зависимости от месторасположения; проектирование и размещение помещений с учетом характера деятельности, а также метеоусловий и изменения микроклиматических параметров в процессе производства.

     При разработке генпланов необходимо уточнить ветровую нагрузку района, направление и скорость ветра, температуру наружного воздуха, влажность. Необходимо учитывать ориентацию световых проемов помещений по сторонам горизонта, поскольку южная сторона получает большую солнечную радиацию и инфракрасное излучение, а ориентированные в северном направлении помещения плохо освещены и даже в дневное время в зимний период требуются дополнительные источники освещения. Для зданий в южных районах (с расчетными температурами наружного воздуха в 13 часов самого жаркого месяца +25⁰С и выше) рекомендуется предусмотреть мероприятия по инсоляции (козырьки, лоджии, открытые галереи, и т.д.).

     К организационно-техническим мероприятиям относятся: усовершенствование технологического оборудования и технологических  процессов; рациональное размещение технологического оборудования; автоматизация и дистанционное управление технологическими процессами; уменьшение избыточного выделения тепла технологических аппаратов; защита рабочих мест от прямого действия лучистого тепла, снижение вредных выбросов тепловых выделений (переход от горячей обработки к холодной, разогрев индуктивным способом, изоляция печей и других тепловых агрегатов)³.

     Размещение  источников тепловыделения следует  проводить с учетом их изоляции от других рабочих мест и группировке в определенной рабочей зоне. Для исключения негативного влияния на рабочих, связанных непосредственно с обслуживанием таких агрегатов следует применять автоматизацию и дистанционное управление технологическими процессами. На производствах с высокой интенсивностью тепловых процессов (при производстве кирпича, выплавке металлов интенсивность излучения на рабочем месте достигает 3-6 тыс. Вт/м²) под влиянием лучистого тепла в организме человека происходят отрицательные изменения биохимических реакций и, как следствие, нарушение функций сердечно-сосудистой и нервной систем. Поэтому для снижения отрицательного влияния лучистой энергии используют теплоизоляцию оборудования и защитные экраны. В качестве теплоизолирующих материалов используют асбест, минеральную вату, базальтовые волокна, асбоцемент, пенопласты, керамзит, шлаковую пемзу и т. д.

     По  принципу действия все теплозащитные  экраны, применяемые для ограждения рабочих мест от теплового излучения, разделяются на:

     -теплоотражающие  (полированные металлические листы или окрашенные белой краской, гофрированные металлические или покрытые металлоизолирующей тканью или пленкой отражатели);

     -теплопоглощающие (защитные экраны выполнены из металлических листов и слоя теплоизоляции; органическое стекло с поризованной прослойкой и т.д.);

     -теплоотводящие (водные завесы, воздушные и комбинированные  завесы - по листу металла или  пластика стекает вода).

     Для защиты кабин управления строительных машин от инфракрасного излучения солнца применяют различные краски с высоким коэффициентом отражения. Покрытие алюминиевой краской снижает поглощение тепла на 10-12%, а покрытие кабин темно-зеленой и темно-серой краской приводит к поглощению более 80% тепловой энергии солнечных лучей. Для защиты кабин управления агрегатов от теплового излучения применяют комбинирующую защиту – сочетание отражающих элементов и термоизоляцию. Так, для защиты кабин на расстоянии 5 см от боковых стен и на 20 см ниже пола устанавливают защитные стальные листы, покрытые с наружной стороны алюминиевой фольгой, а внутри изолируют от тепла. Защита смотровых стекол проводится как за счет напыления, так и применения рефлектирующего покрытия наружной стороны стекла слоем «золотой пыли».

     К санитарно-гигиеническим мероприятиям относятся: естественная и механическая вентиляция, отопление, кондиционирование  и душирование с учетом изменения  времени года и характера тепловыделений в процессе производства.

     Воздушно-влажностное  душирование применяется как одна из эффективных мер снижения опасности перегрева работающих на рабочих местах производств с высоким тепловыделением⁴.

     В производственных помещениях, на рабочих  местах, где невозможно установить регламентированные интенсивности  теплового облучения работников из-за технологических требований, технологического несовершенства или экономически обоснованной нецелесообразности, используют обдув, водо-воздушное душирование и т. п. При тепловом облучении от 140 до 350 Вт /м² необходимо увеличивать на постоянных рабочих местах скорость движения воздуха на 0,2 м/с более нормированного значения. При тепловом облучении, превышающем 350 Вт/м², целесообразно применять воздушное душирование рабочих мест. Воздушное душирование – это направленный на рабочее место поток воздуха со скоростью 2-6 м/с и температурой от 15⁰ до 20⁰ С. Для защиты производственных помещений от перепадов температурно-влажностных условий внешней среды применяют обустройство на входах дверей воздушных и воздушно-тепловых завес.

     К лечебно-профилактическим мероприятиям относятся: рациональный режим труда и отдыха, создание специальных комнат отдыха, организация рационального водно-солевого питьевого режима, применение индивидуальных средств защиты.

     При микроклиматических условиях, которые  превышают допустимые параметры, внутрисменный режим труда и отдыха организовывают за счет продолжительности рабочего времени:

     - при температуре воздуха, превышающий  допустимый уровень, продолжительность  регламентированных перерывов составляет  не менее 10% на каждые 2⁰ С превышения;

     - при сочетании температуры воздуха,  превышающий допустимый уровень  с относительной влажностью, которая  превышает 75%, продолжительность  регламентированного перерыва устанавливается  не менее 20% рабочего времени;

     Для предупреждения возможного переохлаждения работников в холодный период в помещениях, где на рабочих местах микроклиматические условия ниже допустимых величин:

     - устанавливают воздушные или  воздушно-тепловые завесы ворот,  технологических др., отверстий во  внешних стенах, а также тамбуры – шлюзы;

     - выделяют специальные места для  обогрева, устанавливают средства  для быстрого и эффективного  обогрева верхних и нижних  конечностей (локальный контактно-лучевой  обогрев и т. п.);

     - устанавливают внутрисменный режим  труда и отдыха, предусматривающий возможность перерывов на обогрев;

     - обеспечивают работников средствами  индивидуальной защиты (одежда, обувь,  рукавицы) соответственно требованиям  ДСТУ (ГОСТ 12.4.084-80, ГОСТ 12.4.088-80).

     Важное  место имеет принятие рационального  водно-солевого режима. В процессе интенсивного потоотделения из организма человека выходят важнейшие микроэлементы (магний, медь, цинк, йод, калий, кальций, натрий). Для поддержания водно-солевого баланса в организме необходим специальный питьевой режим, предусматривающий пополнение солей за счет приема подсоленной воды 0,2-0,5%, газированной воды, специальных напитков, обогащенных микроэлементами и кислородом воздуха.

     При невозможности техническими средствами обеспечить допустимые санитарно-гигиенические  требования, на рабочих местах используют средства индивидуальной защиты (СИЗ) – спецодежда, спец. обувь, СИЗ для защиты головы, глаз, лица, рук.

     В зависимости от назначения, предусматриваются  следующие СИЗ:

     -для  постоянной работы в горячих  цехах – спецодежда, а при ремонте горячих печей и агрегатов – автономная система индивидуального охлаждения в комплексе с брезентовым костюмом:

     -при  аварийных работах – теплоотражающий  комплект из металлизированной  ткани;

     -для  защиты ног от теплового излучения,  искр и брызг расплавленного металла, контакта с нагретыми поверхностями – специальная кожаная обувь для работников в горячих цехах;

     -для  защиты рук от ожогов – рукавицы  суконные, брезентовые, комбинированные  с накладками из кожи и войлока;

     -для  защиты головы от теплового излучения, искр и брызг металла – брезентовая шапка, защитная каска с подшлемником, каска текстолитовая или с поликарбоната;

     - для защиты глаз и лица –  щиток теплозащитный сталевара  с прикрепленными очками со  светофильтрами, маски защитные  с прозрачным экраном, очки защитные козырьковые со светофильтрами (рис. 1.).  

     Рис. 1. Средства индивидуальной защиты глаз:

     а – очки защитные С-2; б – очки защитные ОЗН; в – очки защитные (рамка) для  сталеваров; г – очки защитные сетчатые С-15; д – очки герметические ПО-2; е – очки защитные от электромагнитных  излучений ОРЗ-5 

     Спецодежда  должна иметь защитные свойства, которые  исключают возможность нагрева  его внутренних поверхностей в любой  части до температуры 40⁰ С в соответствии с ГОСТ 12.4.176-89, ГОСТ 12.4.016-87. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Выводы и рекомендации

     Таким образом можно сделать вывод, что оптимальные микроклиматические условия - это такое сочетание  параметров микроклимата, которое при  длительном и систематическом воздействии  на человека обеспечивает ощущение теплового комфорта и создает предпосылки для высокой работоспособности.

     Допустимые  микроклиматические условия - это такие  сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом  воздействии на человека могут вызвать напряжение реакций терморегуляции и которые не выходят за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает нарушений в состоянии здоровья, не наблюдаются дискомфортные теплоощущения, ухудшающие самочувствие и понижение работоспособности. Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры - обычными системами вентиляции и отопления.

     Нормы производственного микроклимата установлены  системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН 2.24.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений". Они едины для всех производств и всех климатических зон с некоторыми незначительными отступлениями.

     В этих нормах отдельно нормируется каждый компонент микроклимата в рабочей  зоне производственного помещения: температура, относительная влажность, скорость воздуха в зависимости  от способности организма человека к акклиматизации в разное время года, характера одежды, интенсивности производимой работы и характера тепловыделений в рабочем помещении.

     Для оценки характера одежды (теплоизоляции) и акклиматизации организма в  разное время года введено понятие  периода года. Различают теплый и холодный период года. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10oС и выше, холодный -ниже +10oС.

     При учете интенсивности труда все  виды работ, исходя из общих энергозатрат организма, делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. Характеристику производственных помещений по категории выполняемых в них работ устанавливают по категории работ, выполняемых 50% и более работающих в соответствующем помещении.

     К легким работам (категории I) с затратой энергии до 174 Вт относятся работы, выполняемые сидя или стоя, не требующие систематического физического напряжения (работа контролеров, в процессах точного приборостроения, конторские работы и др.). Легкие работы подразделяют на категорию Iа (затраты энергии до 139 Вт) и категорию Iб (затраты энергии 140... 174 Вт).

     К работам средней тяжести (категория, II) относят работы с затратой энергии 175...232 Вт (категория IIа) и 233. ..290 Вт (категория IIб). В категорию IIа входят работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей, в категорию IIб - работы, связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей (в механосборочных цехах, текстильном производстве, при обработке древесины и др.).

     К тяжелым работам (категория III) с  затратой энергии более 290 Вт относят  работы, связанные с систематическим  физическим напряжением, в частности  с постоянным передвижением, с переноской значительных (более 10 кг) тяжестей (в  кузнечных, литейных цехах с ручными процессами и др.).

     По  интенсивности тепловыделений производственные помещения делят на группы в зависимости  от удельных избытков явной теплоты. Явной называется теплота, воздействующая на изменение температуры воздуха  помещения, а избытком явной теплоты - разность между суммарными поступлениями явной теплоты и суммарными теплопотерями в помещении.

     Явная теплота, которая образовалась в  пределах помещения, но была удалена  из него без передачи теплоты воздуху  помещения (например, с газами от дымоходов или с воздухом местных отсосов от оборудования), при расчете избытков теплоты не учитывается. Незначительные избытки явной теплоты - это избытки теплоты, не превышающие или равные 23 Вт на 1 м3 внутреннего объема помещения. Помещения со значительными избытками явной теплоты характеризуются избытками теплоты более 23 Вт/м3.

     Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м2 при облучении 50 % поверхности человека и более, 70 Вт/м2 - при облучении 25...50 % поверхности и 100 Вт/м2 - при облучении не более 25 % поверхности тела⁵.

     Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретого металла, стекла, открытого пламени и др.) не должна превышать 140 Вт/м2, при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательно использование средств индивидуальной защиты.

     В рабочей зоне производственного  помещения согласно ГОСТ 12.1.005-88 могут быть установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия.  
 
 
 
 

     БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 

1. Безопасность  жизнедеятельности. Л.В.Бондаренко, А.Е.Алеевский, Г.А.Колупаев, С.М.Сербин. Москва 2005 год.
2. Безопасность жизнедеятельности. С.В.Белов. Москва «Высшая школа»

     2007 год.

3. Охрана труда и машиностроения (Е.Я.Юдин, С.В.Белов, С.К.Баланцев)

2008 год.

4. Справочная книга для проектирования электрического освещения. Под

редакцией Г.Н.Кнорринга, 2002 год.

5. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха.

2006 год.