Лабораторная работа №10 (Лабники по БЖД)

Лабораторная работа № 10

Определение параметров микроклимата

в производственном помещении

Цель работы

Изучить принципы нормирования параметров микроклимата в производственных помещениях.

Экспериментально определить параметры микроклимата на рабочем месте и сравнить их с действующими санитарными нормами.

Основные параметры микроклимата

и их влияние на организм человека

Под микроклиматом в производственном помещении понимают совокупность параметров воздуха (температура, влажность, скорость его перемещения), а также температуры окружающих поверхностей. Это действительно при условии, что отсутствуют источники излучения с эквивалентной тепловой температурой выше 40^оС. Микроклимат на производстве необходим для производительной и качественной работы человека. Обычно имеют в виду микроклимат производственного помещения, в котором осуществляется трудовая деятельность людей.

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. Теплота - форма энергии, имеющая важное значение для поддержания жизнедеятельности 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 выделяемой теплоты ккал, и различные виды лучистой энергии, измеряемые интенсивностью их потоков в Вт/м². Выходом энергии являются производимая организмом работа, потери за счет явлений теплопередачи и конвекции, теплового излучения и испарения жидкости с поверхности тела.

С точки зрения биологии человек относится к эндотермным животным, т.е. температура его тела не зависит от температуры окружающей среды и поддерживается постоянной гомеостатическими системами регулирования в организме. Для человека такой температурой являются значения 36,5 -37,0^оС. При этом под температурой тела имеют ввиду температуру тканей, лежащих глубже 2,5 см под поверхностью кожи. Температура поверхности кожи человека может колебаться в широких пределах. Так при температуре окружающего воздуха 19 ^оС температура кожи на конечностях может быть 20,5 ^оС.

Уравнение теплового баланса для организма человека за определенный период времени имеет вид:

M +S  R  C  P  E = 0, (1)

M - теплота процессов метаболизма, полученная из химических субстратов пищи, подвергшихся расщеплению в клетках;

S - накопленная организмом теплота;

R, C, P - теплота отданная (со знаком -) или полученное (со знаком +) путем излучения, конвекции, теплопередачи соответственно;

E - теплота, отданная за счет испарения.

Если тепловой баланс не будет поддерживаться, то дополнительная теплота, получаемая 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 начинают погибать. Тепловой баланс любого тела определяется соотношением между теплотой, которую оно получает, и теплотой, которую оно отдает.

Человеческий организм способен вырабатывать достаточное количество теплоты и регулировать теплоотдачу, поэтому равенство поступающей с пищей энергии и других форм энергии в виде потоков лучистой энергии (например от нагретых предметов) и расхода теплоты с тела человека всегда сохраняется. Это свойство носит название гомойотермии. При гомойотермии сохраняется относительно постоянная температура тела человека при изменении температуры окружающей среды.

Для поддержания стабильной внутренней температуры человека имеется терморегулирующая система, которая включает рецепторы, эффекторы и чрезвычайно чувствительный регуляторный центр в гипоталамусе¹. 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 теплоты в сутки. Эта теплота в конечном итоге должна быть выведена в силу непрерывности метаболических процессов.

Средняя за сутки метаболическая мощность человека P_h (Вт) определяется калорийностью пищи Q (кал):

В формуле использованы следующие соотношения:

1 кал = 4,2 Дж;

1 Вт = 1 Дж/с;

1 сут = 246060 с.

Это мощность тратиться на выполнение человеком производственной работы и на работу гомеостатических систем человека. Чем неблагоприятнее параметры микроклимата, тем больше энергии тратиться на терморегулирование организма человека.

Механизм выхода энергии регулируется гомеостатическими системами регулирования в организме, призванными поддерживать постоянство внутренней температуры тела человека 36,6 ^оС. 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 скорость 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 м² . 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 1,8м² . При калорийности пищи в сутки 1800 ккал теплообмен составляет 40,5 кал/(чм²). 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 выделяемой теплоты;

• алиментарная калориметрия - определение теплоты при окислении пищевых продуктов;

• респираторная калориметрия – определение теплоты по обмену газов в легких, используя термические коэффициенты О₂ и СО₂.

Характеристика отдельных категорий работ

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

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

3. К категории I б 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, контролёры, мастера в различных видах производства и т. п.).

4. К категории II а 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 опре­делённого физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т. п.).

5. К категории II б 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.)

6. К категории Ш относятся работы с интенсивностью энерготрат более 250 ккал/ч (бол ее 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 на машиностроительных и металлургических предприятиях и т. п.).

Общие требования и показатели микроклимата

Интенсивность работы гомеостатических систем регулирования внутренней температуры зависит от внешних условий среды: температуры, влажности, скорости движения воздуха и наличия энергетических полей. Эффективность гомеостатических систем зависит от состояния нервной² и эндокринной³ систем человека.

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 и интенсивностью теплового облучения.

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.

Санитарные правила и нормы СанПин 2.2.4.548-96 “Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений” устанавливают гигиенические тре­бования к показателям микроклимата рабочих мест производ­ственных помещений с учётом интенсивности энерготрат работающих, времени выполнения работы, периодов года и содержат требования к методам измерения и контроля микро­климатических условий.

Показатели микроклимата должны обеспечивать сохра­нение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состо­яния организма.

Показателями, характеризующими микроклимат в про­изводственных помещениях, являются:

• температура воздуха;

• температура поверхностей;

• относительная влажность воздуха;

• скорость движения воздуха;

• интенсивность теплового облучения.

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, выраженная в мм ртутного столба, или массовое количество водяных паров, находящихся в 1 м³ воздуха, выражаемое в граммах.

Максимальная влажность (F) - упругость или масса водяных паров, которые могут насытить 1 м³ 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 36⁰ С, то человек ощущает освежающее действие воздушного потока. При температуре воздуха свыше 40⁰С такие потоки действуют угнетающе.

Непосредственным измерением трудно установить количество теплоты, отдаваемой человеком. Поэтому об интенсивности общей теплоотдачи судят по косвенным показателям - значениям эффективной и эвивалентно -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 называется температура воздуха, ощущаемая человеком при определенной относительной влажности воздуха и при отсутствии движения воздуха в помещении.