Трудовая деятельность человека всегда протекает в определенных метеорологических условиях, которые определяются сочетанием температуры воздуха, скорости его движения и относительной влажности, барометрическим давлением и тепловым излучением от нагретых поверхностей. Если труд протекает в помещении, то эти показатели в совокупности (за исключением барометрического давления) принято называть микроклиматом производственного помещения.
По определению, приведенному в ГОСТ, микроклимат производственных помещений - это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температурой окружающих поверхностей.
Если работа выполняется на открытых площадках, то метеорологические условия определяются климатическим поясом и сезоном года. Однако и в этом случае в рабочей зоне создается определенный микроклимат.
Все жизненные процессы в организме человека сопровождаются образованием теплоты, количество которой меняется от 4....6 кДж/мин (в состоянии покоя) до 33...42 кДж/мин (при очень тяжелой работе).
Параметры микроклимата могут изменяться в очень широких пределах, в то время как необходимым условием жизнедеятельности человека является сохранение постоянства температуры тела.
При благоприятных сочетаниях параметров микроклимата человек испытывает состояние теплового комфорта, что является важным условием высокой производительности труда и предупреждения заболеваний.
При отклонении метеорологических параметров от оптимальных в организме человека для поддержания постоянства температуры тела начинают происходить различные процессы, направленные на регулирование теплопродукции и теплоотдачи. Эта способность организма человека сохранять постоянство температуры тела, несмотря на значительные изменения метеорологических условий внешней среды и собственной теплопродукции, получила название терморегуляции.
При температуре воздуха в пределах от 15 до 25°С теплопродукция организма находится на приблизительно постоянном уровне (зона безразличия). По мере понижения температуры воздуха теплопродукция повышается в первую очередь за
счет мышечной активности (проявлением которой является, например, дрожь) и усиления обмена веществ. По мере повышения температуры воздуха усиливаются процессы теплоотдачи. Отдача теплоты организмом человека во внешнюю среду происходит тремя основными способами (путями): конвекцией, излучением и испарением. Преобладание того или иного процесса теплоотдачи зависит от температуры окружающего воздуха и ряда других условий. При температуре около 20°С, когда человек не испытывает никаких неприятных ощущений, связанных с микроклиматом, теплоотдача конвекцией составляет 25...30%, излучением - 45%, испарением - 20...25%. При изменении температуры, влажности, скорости движения воздуха, характера выполняемой работы эти соотношения существенно меняются. При температуре воздуха 30°С отдача теплоты испарением становится равной суммарной отдаче теплоты излучением и конвекции. При температуре воздуха более 36°С отдача теплоты происходит уже полностью за счет испарения.
При испарении 1 г воды организм теряет около 2,5 кДж теплоты. Испарение происходит, главным образом, с поверхности кожи и в значительно меньшей степени через дыхательные пути (10...20%).
При нормальных условиях с потом организм теряет в сутки около 0,6 л жидкости. При тяжелой физической работе при температуре воздуха более 30 °С количество теряемой организмом жидкости может достичь 10...12 л. При интенсивном потоотделении, если пот не успевает испариться, наблюдается выделение его в виде капель. При этом влага на коже не только не способствует отдаче теплоты, а, наоборот, препятствует этому. Такое потоотделение ведет только к потере воды и солей, но не выполняет основную функцию - усиление отдачи теплоты.Значительное отклонение микроклимата рабочей зоны от оптимального может быть причиной ряда физиологических нарушений в организме работающих, привести к резкому снижению работоспособности даже к профессиональным заболеваниям.
Перегрев.При температуре воздуха более 30°С и значительном тепловом излучении от нагретых поверхностей наступает нарушение терморегуляции организма, что может привести к перегреву организма, особенно, если потеря пота в смену приближается к 5 л. Наблюдается нарастающая слабость, головная боль, шум в ушах, искажение цветного восприятия (окраска всего в красный или зеленый цвет), тошнота, рвота, повышается температура тела. Дыхание и пульс учащаются, артериальное давление вначале возрастает, затем падает. В тяжелых случаях наступает тепловой, а при работе на открытом воздухе - солнечный удар. Возможна судорожная болезнь, являющаяся следствием нарушения водно-солевого баланса и характеризующаяся слабостью, головной болью, резкими судорогами, преимущественно в конечностях. В настоящее время в производственных условиях такие тяжелые формы перегревов практически не встречаются. При длительном воздействии теплового излучения может развиться профессиональная катаракта.
Но даже если не возникают такие болезненные состояния, перегрев организма сильно сказывается на состоянии нервной системы и работоспособности человека. Исследованиями, например, установлено, что к концу 5-часового пребывания в зоне с температурой воздуха около 31°С и влажностью 80...90%; работоспособность снижается на 62%. Значительно снижается мышечная сила рук (на 30...50%), уменьшается выносливость к статическому усилию, примерно в 2 раза ухудшается способность к тонкой координации движений. Производительность труда снижается пропорционально ухудшению метеорологических условий.
Охлаждение.
Длительное и сильное воздействие низких температур может вызвать различные неблагоприятные изменения в организме человека. Местное и общее охлаждение организма является причиной многих заболеваний: миозитов, невритов, радикулитов и др., а также простудных заболеваний. Любая степень охлаждения характеризуется снижением частоты сердечных сокращений и развитием процессов торможения в коре головного мозга, что ведет к уменьшению работоспособности. В особо тяжелых случаях воздействие низких температур может привести к обморожениям и даже смерти.Влажность воздуха определяется содержанием в нем водяных паров. Различают абсолютную, максимальную и относительную влажность воздуха. Абсолютная влажность (А) -это масса водяных паров, содержащихся в данный момент в определенном объеме воздуха, максимальная (М) - максимально возможное содержание водяных паров в воздухе при данной температуре (состояние насыщения). Относительная влажность (В)определяется отношением абсолютной влажности Ак максимальной Ми выражается в процентах:
Физиологически оптимальной является относительная влажность в пределах 40…60%.Повышенная влажность воздуха (более 75…85%) в сочетании с низкими температурами оказывает значительное охлаждающее действие, а в сочетании с высокими - способствует перегреванию организма. Относительная влажность менее 25% также неблагоприятна для человека, так как приводит к высыханию слизистых оболочек и снижению защитной деятельности мерцательного эпителия верхних дыхательных путей.
Подвижность воздуха. Человек начинает ощущать движение воздуха при его скорости примерно 0,1 м/с. Легкое движение воздуха при обычных температурах способствует хорошему самочувствию, сдувая обволакивающий человека насыщенный водяными парами и перегретый слой воздуха. В то же время большая скорость движения воздуха, особенно в условиях низких температур, вызывает увеличение теплопотерь конвекцией и испарением и ведет к сильному охлаждению организма. Особенно неблагоприятно действует сильное движение воздуха при работах на открытом воздухе в зимних условиях.
Человек ощущает воздействие параметров микроклимата комплексно. На этом основано введение так называемых эффективной и эффективно-эквивалентной температур. Эффективная температура характеризует ощущения человека при одновременном воздействии температуры и движения воздуха.
Эффективно-эквивалентная температура учитывает еще влажность воздуха. Номограмма для нахождения эффективно-эквивалентной температуры и зоны комфорта была построена опытным путем (рис. 7).Тепловое излучение свойственно любым телам, температура которых выше абсолютного нуля.
Тепловое воздействие облучения на организм человека зависит от длины волны и интенсивности потока излучения, величины облучаемого участка тела, длительности облучения, угла падения лучей, вида одежды человека. Наибольшей проникающей способностью обладают красные лучи видимого спектра и короткие инфракрасные лучи с длиной волны 0,78... 1,4 мкм, которые плохо задерживаются кожей и глубоко проникают в биологические ткани, вызывая повышение их температуры, например длительное облучение такими лучами глаз- ведет к помутнению хрусталика (профессиональной катаракте). Инфракрасное излучение вызывает также в организме человека различные биохимические и функциональные изменения.
В производственных условиях встречается тепловое излучение в диапазоне длин волн от 100 нм до 500 мкм. В горячих цехах это в основном инфракрасная радиация с длиной волны до 10 мкм. Интенсивность облучения рабочих горячих цехов меняется в широких пределах: от нескольких десятых долей до 5,0...7,0 кВт/м 2 . При интенсивности облучения более 5,0 кВт/м 2
Рис. 7. Номограмма для определения эффективной температуры и зоны комфорта
в течение 2...5 мин человек ощущает очень сильное тепловое воздействие. Интенсивность же теплового облучения на расстоянии 1 м от источника теплоты на горновых площадках доменных печей и у мартеновских печей при открытых заслонках достигает 11,6 кВт/м 2 .
Допустимый для человека уровень интенсивности теплового облучения на рабочих местах составляет 0,35 кВт/м 2 (ГОСТ 12.4.123 - 83 «ССБТ. Средства защиты от инфракрасного излучения. Классификация. Общие технические требования»).
Основы физиологии труда и комфортные условия жизнедеятельности.
Физиология труда - это наука, изучающая изменения функционального состояния организма человека под влиянием его трудовой деятельности и обосновывающая методы и средства организации трудового процесса, направленные на поддержание высокой работоспособности и сохранение здоровья работающих.
Основными задачами физиологии труда являются:
Изучение физиологических закономерностей трудовой деятельности;
Исследование физиологических параметров организма при различных видах работ;
Жизнедеятельность человека - это способ его существования, и нормальная повседневная деятельность и отдых.
Комфортными называются такие параметры окружающей среды, которые позволяют создать наилучшие для человека условия жизнедеятельности.
1. Освещённость (естественная, искусственная)
2. Микроклимат: Температура воздуха, Относительная влажность, Скорость движения воздуха, Ø Вредные вещества в воздушной среде (пары, газы, аэрозоли), мг/м 3
3. Механические колебания: Вибрации, Шум, ультразвук (то же что и шум)
4. Излучение инфракрасное, ультрафиолетовое, ионизирующее, ультрафиолетовое, ионизирующее, электромагнитное, волны радиочастот,
5. Атмосферное давление
Метеоусловия, их влияние на жизнедеятельность.
Факторами метеорологических условий являются: температура воздуха, его относительная влажность, скорость перемещения воздуха и наличие теплоизлучений.
Оптимальные условия обеспечивают нормальное функционирование организма без напряжения механизмов терморегуляции.
Вентиляция - это организованный воздухообмен, обеспечивающий удаление загрязненного воздуха и подачу на его место свежего.
Отопление предназначается для поддержания нормальных метеорологических условий в производственных помещениях.
Кондиционирование воздуха - это его автоматическая обработка с целью обеспечения необходимых метеорологических условий в помещении, включая температуру, влажность и др.
Влияние микроклимата на организм человека
Микроклимат производственного помещения оказывает значительное влияние на работника. Отклонение отдельных параметров микроклимата от рекомендованных значений, снижают работоспособность, ухудшают самочувствие работника и могут привести к профзаболеваниям.
Температура воздуха. Низкая температура вызывает охлаждение организма и может способствовать возникновению простудных заболеваний. При высокой температуре - перегрев организма, повышенное потовыделение и снижение работоспособности. Работник теряет внимание, что может привести к несчастному случаю.
Повышенная влажность воздуха затрудняет испарение влаги с поверхности кожи и легких, что ведет к нарушению терморегуляции организма, ухудшению состояния человека, снижению работоспособности. При пониженной влажности (< 20%) – сухость слизистых оболочек верхних дыхательных путей.
Скорость движения воздуха . Человек начинает ощущать движение воздуха при v » 0,15 м/сек. Движение воздушного потока зависит от его температуры. При t < 36°С поток оказывает на человека освежающее действие, при t > 40°С неблагоприятное.
Физиологические действия метеорологических условий на человека
Метеорологические условия включают в себя физические факторы, находящиеся во взаимосвязи друг с другом: температура, влажность и скорость воздуха, атмосферное давление, количество осадков, показания геомагнитного поля Земли.
Температура воздуха влияет на теплообмен. При физической нагрузке продолжительное пребывание в сильно нагретом воздухе сопровождается повышением температуры тела, ускорением пульса, ослаблением деятельности сердечно-сосудистой системы, снижением внимания, замедлением скорости реакций, нарушением точности и координации движений, потерей аппетита, быстрой утомляемостью, понижением умственной и физической работоспособности. Низкая температура воздуха, увеличивая теплоотдачу, создает опасность переохлаждения организма, возможность простудных заболеваний. Особенно вредны для здоровья быстрые и резкие перепады температуры.
В атмосферном воздухе постоянно присутствуют водяные пары. Степень насыщения воздуха водяными парами называется влажностью. Одна и та же температура воздуха в зависимости от его влажности ощущается человеком по-разному. К холоду наиболее чувствительны худощавые люди, у них понижается работоспособность, появляется плохое настроение, может быть состояние депрессии. Тучные люди тяжелее переносят жару – испытывают удушье, учащенное сердцебиение, повышается раздражительность. Артериальное давление имеет тенденцию понижаться в жаркие дни, а повышаться в холодные, хотя примерно у одного из трех оно в жару повышается, а понижается в холодные дни. При низких температурах отмечается замедление реакции диабетиков на инсулин.
Для нормального теплоощущения большое значение имеет подвижность и направление воздушного потока воздуха. Наиболее благоприятная скорость движения воздуха в зимний период – 0,15 м/с, а в летний – 0,2–0,3 м/с Воздух, движущийся со скоростью 0,15 м/с вызывает у человека ощущение свежести. Действие ветра на состояние организма связано не с его силой.
При ветре меняются температура, атмосферное давление, влажность, а именно эти перепады сказываются на здоровье человека: появляются тоска, нервозность, мигрень, бессонница, недомогание, учащаются приступы стенокардии.
Изменение электромагнитного поля вызывает обострение сердечно-сосудистых заболеваний, усиливаются нервные расстройства, появляется раздражительность, быстрая утомляемость, тяжелая голова, плохой сон. На воздействие электромагнитных изменений сильнее реагируют мужчины, дети и старики.
Понижение во внешней среде кислорода происходит при вторжении теплой воздушной массы, с повышенной влажностью и температурой, что вызывает ощущение нехватки воздуха, одышку, головокружение. Повышение атмосферного давления, усиливающийся ветер, похолодание ухудшают общее самочувствие, обостряет сердечно-сосудистые заболевания.
Профилактика неблагоприятного воздействия микроклимата
Комплекс физических факторов определяет метеорологические условия (микроклимат) производства.
Микроклимат закрытых помещений определяется климатическими условиями (Крайний Север, Сибирь и т. д.) и сезоном года и зависит от климатических факторов наружной атмосферы: температуры, влажности, скорости движения воздуха, теплового излучения и температуры ограждений, которые должны учитываться при проектировании, выборе строительных материалов, видов топлива, систем отопления, вентиляции и режима их эксплуатации.
Основную роль в тепловом состоянии организма играет температура воздуха, для чего санитарными требованиями определена величина теплового комфорта. Создание искусственного микроклимата направлено на нейтрализацию неблагоприятных климатических факторов и обеспечение определенных тепловых условий, соответствующих зоне теплового комфорта. Для этого производится установка систем и аппаратов кондиционирования воздуха и теплообеспечения, которые могут быть местными (печи) или централизованными (котельная). Средняя температура поверхности нагревательных приборов (радиаторов) должна быть не менее 60–70 °C. Повышенная влажность помещений (сырость) может появиться в результате неправильной эксплуатации зданий – недостаточного отопления и вентиляции, перенаселения, стирки в жилых помещениях.Устранению сырости в жилых помещениях способствует более частое проветривание и лучшее отопление.Окна в комнатах с повышенной влажностью следует в течение всего дня держать незашторенными, обеспечивая этим большую инсоляцию помещения.Стены в сырых помещениях не следует окрашивать масляной краской, так как усиливается конденсация влаги.
Тепловое равновесие организма с окружающей средой поддерживается за счет изменения интенсивности двух процессов – теплопродукции и теплоотдачи. Регуляция теплопродукции происходит главным образом при низких температурах. Более универсальное значение для теплообмена организма с окружающей средой имеет теплоотдача. При повышении температуры воздуха основным путем отдачи тепла становится испарение.
Усиленное потоотделение ведет к потере жидкости, солей и водорастворимых витаминов.
Действие теплового излучения и высокой температуры воздуха может обусловить возникновение ряда патологических состояний: перегревания, теплового удара, солнечного удара, судорожной болезни, заболевания глаз – профессиональной тепловой катаракты («катаракта стеклодувов»).Длительное воздействие нагревающего и в особенности радиационного микроклимата вызывает преждевременное биологическое старение организма.Местное и общее переохлаждение организма является причиной озноблений, невритов, миозитов, радикулитов и заболеваний простудного характера.
В организме человека непрерывно происходят окислительные реакции, связанные с образованием тепла, которое отдается в окружающую среду. Совокупность процессов, обуславливающих теплообмен между организмом и внешней средой, в результате которого поддерживается постоянная температура тела, называется терморегуляцией .
Если температура выше 30 о С, то теплоотдача происходит за счет испарения влаги с поверхности тела. При этом организм человека теряет большое количество влаги и солей, играющих большую роль в обеспечении жизнедеятельности человека, и нарушается работа сердечно-сосудистой системы. Особенно неблагоприятные условия имеют место, если наряду с высокой температурой в помещении имеет место повышенная влажность.
Вследствие лучепрозрачности воздуха количества тепла, отдаваемого путем излучения зависит не только от температуры воздуха, но и от температуры ограждающих помещения поверхностей (стены, экраны и т.п.). Таким образом, метеорологические условия производственных помещений определяются:
температурой воздуха;
его влажностью;
скоростью движения воздуха;
интенсивностью инфракрасного и ультрафиолетового излучения от нагретого оборудования.
Влажность воздуха – содержание в нем паров воды – характеризуется понятиями: абсолютной, максимальной и относительной. Абсолютная влажность выражается парциальным давлением водяных паров (Па) или в весовых единицах в определенном объеме воздуха (г/м 3).Максимальная влажность – количество влаги при полном насыщении воздуха при данной температуре.Относительная влажность – отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах. Нормируемой является относительная влажность.
Показатели микроклимата нормируются СанПиН 2.2.4.548 - 96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений», с учетом энергозатрат работающих, времени выполнения работы и периодов года с целью сохранения теплового баланса человека с окружающей средой, поддержания оптимального или допустимого теплового состояния организма.
4.3. Действие на организм человека вредных паров, газов, пыли и их нормирование
Вредные вещества по степени воздействия на организм человека делятся на 4 (четыре) группы: (чрезвычайно опасные, высоко опасные, умеренно опасные и мало опасные).
По характеру воздействия на организм человека вредные пары и газы разделяются на 4 основные группы:
удушающие;
раздражающие;
отравляющие;
наркотические.
Все эти вещества способны вступать с тканями человеческого тела в химическое и физико-химическое воздействие и вызывать нарушение нормальной жизнедеятельности. Такие вещества называются токсичными. Болезненное состояние, возникающее в результате действия токсических веществ, называется отравлением . Токсические вещества проникают в организм человека через дыхательные пути, а хорошо растворяемые в жирах через кожу. Яды, проникающие в организм через дыхательные пути, оказывают наиболее сильное воздействие, т.к. поступают непосредственно в кровь.
В воздушной среде могут, находится и мелкие твердые или жидкие частицы (пыль и туман). Если в данном объеме большую часть занимает воздух, а меньшую частица, то такая смесь называется аэрозолем , а если наоборот –аэрогелем . Пыль во взвешенном состоянии – аэрозоль, в осевшем – аэрогель.
Дисперсность частиц оказывает существенное влияние на физико-химические свойства аэрозоля. Чем больше распылено вещество, тем больше поверхность и тем выше активность вещества.
По характеру действия на организм человека пыль делится на раздражающую и ядовитую. Пылинки раздражающего действия имеют многогранную поверхность с острыми, крючкообразными и иглообразными выступами. Проникновение их в легкие и лимфатические сосуды приводит к заболеванию. Концентрация пыли обычно выражается в мг/м 3 .
Предельно допустимыми являются концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, которые при ежедневной работе в течение 8 часов (40 часов в неделю) за период всего рабочего стажа не могут вызвать у работающих заболеваний или отклонений в состоянии здоровья.Рабочей зоной считается пространство высотой до 2м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания работающих.
В промышленности строительных материалов и при производстве строительных работ возможны различные профессиональные заболевания. У рабочих, занятых производством цемента, возможны пневмокониозы, пылевой бронхит, дерматозы, бронхиальная астма. При производстве железобетонных изделий, изделий из стекла, кирпича и керамики, материалов на основе асбоцемента отмечаются случаи вибрационной болезни, невриты, дерматоз, пневмокониоз и бронхиальная астма. У машинистов, управляющих строительной техникой, возникает виброболезнь, у отделочников - отравления и заболевания кожного покрова, у сварщиков - заболевания глаз.
Условия труда зависят не только от окружающих человека производственных факторов, но в большей мере и от напряженности труда, от его тяжести. Все выполняемые человеком работы делятся по тяжести на три категории. Характеристика тяжести работ, энергозатраты и мероприятия, необходимые для восстановления исходного состояния организма, приведены в табл. 1.
Большое влияние на организм человека в производственных условиях оказывают метеорологические условия, или микроклимат. Они определяются сочетанием таких параметров, как температура t(°C), относительная влажность ф (%), скорость движения воздуха на рабочем месте v (м/с) и давление Р (Па, мм рт. ст.).
Относительная влажность воздуха (%) представляет собой отношение фактического количества паров воды в воздухе при данной температуре D (г/м3) к количеству пара, насыщающего воздух при этой же температуре, Do (г/м3), т. е.
Оптимальная относительная влажность установлена в пределах 40...60%, а допускаемая - до 75%.
Важным фактором для нормальных условий работы является подвижность воздуха, которая в зависимости от внешних условий может составлять 0,2... 1,0 м/с.
Таблица 4.1. Характеристика работ
| Вид работы | Категория | Энергозатраты, дж/с (ккал/ч) |
Мероприятия по восстановлению исходного состояния организма человека |
| Легкая |
I | До
170 (150) |
Отдых после ра бочего дня |
| Средней тяжести | I
I
а I I б |
170...225(150...200) 225...280(200...250) |
Оздоровительные мероприятия |
| Тяжелая | I I I | Более 280(250) | Лечебные мероприятия |
Движение воздуха улучшает теплообмен между телом человека и окружающей средой, но излишняя подвижность (сквозняки, ветер) создает опасность простудных заболеваний. Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Тепловыделение организмом человека зависит от степени его физического напряжения и окружающих метеорологических условий. Кроме физических нагрузок на теплообмен между организмом человека и внешней средой оказывает влияние избыточная теплота, поступающая в помещение в результате технологических процессов и отводимая строительными конструкциями и вентиляцией.
Повышенная влажность затрудняет теплообмен между организмом человека и окружающей средой, так как не испаряется пот, а низкая влажность вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей.
Систематическое отклонение от нормального метеорологического режима приводит к хроническим простудным заболеваниям, хроническим заболеваниям суставов и др.
Оптимальные и допустимые метеорологические условия на рабочих местах в зависимости от времени года, категории работ по тяжести и характеристики помещения по теплоизбыткам нормируются СН 245-71 и ГОСТ 12.1.005-76 ССБТ. Оптимальными считаются такие условия труда, при которых проявляется наибольшая работоспособность и хорошее самочувствие. Допустимые микроклиматические условия предполагают возможность дискомфортных ощущений, но не выходящих за пределы приспособительных возможностей организма. Допустимая температура в зависимости от тяжести производимых работ и времени года может меняться от + 13°С (для тяжелых работ в холодное время года) до + 28°С (для легких работ в теплый период года).
Для обеспечения, нормальных метеорологических условий на рабочем месте все рассмотренные параметры должны быть взаимосвязаны. При низкой температуре окружающего воздуха его подвижность должна быть минимальной, так как большая подвижность его в этом случае создает ощущение еще большего холода, а недостаточная подвижность воздуха при высокой температуре создает ощущение жары. Оптимальное для организма человека сочетание температуры, влажности, скорости движения воздуха составляет комфортность рабочей зоны.
Параметры микроклимата измеряют комплектом приборов: температуру - термометром или термографом, влажность - гигрографом, аспирационным психрометром, гигрометром; скорость движения воздуха - крыльчатым или чашечным анемометром и кататермометром.
Основными мероприятиями для обеспечения нормальной метеорологической среды в рабочей зоне должны быть: механизация тяжелых ручных работ, защита от источников теплового излучения, перерывы в работе для отдыха в помещениях с нормальной температурой, использование утепленной спецодежды для работающих под открытым небом. Защиту от теплового излучения осуществляют применением теплоизоляционных материалов, устройством экранов, водяных завес, воздушного душирования рабочих мест. Температура нагретых поверхностей оборудования и ограждений на рабочих местах не должна превышать 45°С. Если теплоизоляция не позволяет достичь требуемых 45°С, на поверхности оборудования осуществляется экранирование теплоизлучающего оборудования. Экран представляет собой один или несколько тонких металлических листов, расположенных вблизи теплоизлучающих стенок.
Тепловой поток, излучаемый стенкой на экран:
где Єд.с - степень черноты экрана и стенки, характеризующая отношение коэффициента излучения данной поверхности к коэффициенту излучения абсолютно черного тела. Эта величина зависит от состояния поверхности тела; Со - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м 2 xК 4); Тс, Тэ - соответственно температуры стенки и экрана, К; Ад - площадь поверхности экрана, м 2 .
Тепловой поток, полученный от стенки, экран отдает излучением в цех:
Так как весь тепловой поток стенки передается экрану, то можно записать:
после подстановки получаем тепловой поток, излучаемый экраном в цех:
а при отсутствии экрана стенка излучала бы в цех:
Сравнивая два последних выражения, можно сделать вывод, что при применении экрана тепловой поток, отдаваемый нагретой стенкой в цех, уменьшается в два раза. Если один экран не позволяет значительно уменьшить тепловой поток, излучаемый нагретой поверхностью, то необходимо устанавливать несколько экранов или выбирать материал экрана с меньшим значением степени черноты Є.
При установке n
экранов тепловой поток, излучаемый последним экраном в окружающее пространство:
Метеорологические условия (микроклимат) характеризуется параметрами:
2.1.Температура воздуха, 0 С;
2.2. Относительная влажность воздуха;
2.3. Скорость движения воздуха, м/с;
2.4 Интенсивность теплового излучения (облучения работающих), Вт/м 2
2.5. Температура поверхностей ограждающих конструкций (стены помещения, пол,
потолок, окна).
Температура воздуха – это параметр характеризующий его тепловое состояние и определяется кинетической энергией движения молекул газов.
Микроклимат оказывает существенное влияние на общее состояние и работоспособность человека так как он постоянно находится в состоянии теплового обмена с окружающей средой. Нормальное протекание физиологических процессов в организме человека возможно лишь тогда, когда выделяемое тепло с поверхности тела человека отводится в окружающую воздушную среду, при условии её количественного показателя температуры, находящегося в пределах ниже нормальной температуры тела здорового человека (+ 36 . . .37 0 С, среднестатистический медицинский показатель 36,6 0 С).
Оптимальные климатические условия характеризуются уравнением теплового баланса организма, при котором теплопередача от организма человека равна теплообразованию, благодаря чему температура тела сохраняется в нормальных пределах. Уравнение теплового баланса может быть представлено выражением:
Q к = Q из + Q ис + Qв, (1)
Где Q к - Суммарная теплоотдача организма в окружающую среду (Дж, Вт);
Q - Теплоотдача излучением (Дж, Вт);
Q - Теплоотдача в результате испарения пота (Дж, Вт);
Q - Теплоотдача при выдыхании воздуха (Дж, Вт).
Условия воздействия микроклиматических факторов на организм человека определяется термостабильностью и терморегуляцией. Термостабильность определяется непосредственно за счёт терморегуляции оргвнизма.
Термостабильность – параметр теплового самочувствия человека, определяющий способность организма к восстановлению посредством сохранения его теплового баланса.
Терморегуляция – это способность организма поддерживать температуру тела в определённых постоянных границах (близких 36,6 0 С) при изменении внешних условий и тяжести выполняемой работы. Терморегуляция осуществляется за счёт установления оптимальных равновесных тепловых соотношений путём снижения уровня обмена веществ при угрозе перегревания или охлаждения организма (химическая терморегуляция ), а также отдачей тепла в окружающую среду (физическая терморегуляция ). Нарушение теплообмена усугубляет воздействие на человека материальных (вредные вещества) и энергетических производственных факторов (инфразвук, шум, ультразвук.
Процессы регулирования тепловыделений могут осуществляться по четырем принципиальным механизмам:
1. терморегуляция путём изменения интенсивности кровообращения - заключается в регуляции организмом подачи крови от внутренних органов к поверхности тела за счёт расширения или сужения подкожных кровеносных сосудов:
2. биохимическая терморегуляция - заключается в изменении интенсивносит происходящих в организме человека окислительных биохимических реакций:
3. терморегуляция путём изменения интенсивности потоотделения – заключается в изменении количества испарённой влаги (пота), приводя к испарительному охлаждению тела человека:
4. суммарная терморегуляция осуществляется всеми указанными механизмами.
Производственная среда может дополнительно характеризоваться радиацией, электрическим состоянием воздушной среды, окружающей рабочее место.
В горячих цехах или при работе на холоде дополнительно учитывается так называемая тепловая нагрузка среды, характеризующаяся либо повышенным тепловым облучением, либо воздействием пониженных или отрицательных температур.
При высотных полётах в дополнение к параметрам учитывается барометрическое давление, радиация и ионизация воздуха.
Отклонение величин перечисленных факторов от нормативных значений могут влиять как на характеристики технологического процесса, так и качество изделий и выполняемой работы (повышенная влажность воздуха при склеивании деталей ухудшает качество соединений и т.п.). Кроме того, повышенная температура опасна для электрических кабелей и проводов из-за изменения свойств их изоляции, а в сочетание с повышенной влажностью производственной среды может быть причиной короткого замыкания в электрических цепях и рассматриваться как опасный производственный фактор.
Факторы, влияющие на микроклимат можно разделить на 2 группы: нерегулируемые (комплекс климатообразующих факторов данной местности) и регулируемые (особенности и качество строительства зданий и сооружений, кратность воздухообмена, количество людей в помещениях и другие).
Для поддержания параметров воздушной среды рабочих зон решающее значение принадлежит факторам второй группы.
2.1.1 Влияние изменения температуры внешней среды на тепловое самочувствие человека
Тепловое самочувствие человека, или тепловой баланс, в системе «человек-среда обитания» зависит от температуры среды, подвижности и относительной влажности воздуха, атмосферного давления, температуры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки органи зма.
Повышение температуры воздуха в производственном помещении способствует увеличению теплоотдачи за счет испарения, а также из-за интенсивности кровообращения, так как при повышенной температуре кровеносные сосуды человека расширяются, то потеря тепла за счет теплопроводности, конвекции и нагрева выдыхаемого воздуха уменьшается.
Понижение температуры и повышение скорости воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма. При повышении температуры воздуха возникают обратные явления.
Исследованиями установлено, что при температуре воздуха более 30С работоспособность человека начинает падать. Для человека определены максимальные температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты, около 116С
Переносимость человеком температуры, как и его теплоощущение, в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при tОС=30С так, как при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое «проливное» течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу.
Недостаточная влажность воздуха также может оказаться неблагоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания, а затем загрязнения болезнетворными микроорганизмами. Поэтому при длительном пребывании людей в закрытых помещениях рекомендуется ограничивать относительную влажностью в пределах 3070процентов.
Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей (до 1%, в том числе 0,40,6% NaCl). При неблагоприятных условиях потеря жидкости может достигать 810 л за смену и в ней до 60г поваренной соли (всего в организме около 140г NaCl). Потеря соли лишает кровь способности удерживать воду и приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. При высокой температуре воздуха легко расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки. Считается допустимым для человека снижение его массы на 23% путём испарения влаги - обезвоживания организма. Обезвоживание на 6% влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения; испарения влаги на 1520% приводит к смертельному исходу.
Для восстановления водного баланса людям, работающим в горячих цехах, устанавливают автоматы с подсоленной (около 0,5% NaCl) газированной питьевой водой из расчета 45л на человека в смену. На многих заводах для этих целей применяют белково-витаминный напиток. В жарких климатических условиях рекомендуется пить охлажденную питьевую воду или зеленый чай.
Длительное воздействие высокой температуры, особенно в сочетании с повышенной влажностью, может привести к перегреванию организма выше допустимого уровня- гипертермии. Состоянию, при котором температура тела поднимается до 3839С. Гипертермия (тепловой удар) сопровождается головной болью, головокружением, общей слабостью, искажением цветового восприятия, сухостью во рту, тошнотой, рвотой, обильным выделением пота. Пульс и дыхание учащены, в крови увеличивается содержание азота и молочной кислоты. При этом наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, временами возникают судороги, потеря сознания.
Производственные процессы, выполняемые при пониженной температуре, большой подвижности и влажности воздуха, могут быть причиной переохлаждения организма - гипотермии. При продолжительном действии холода дыхание становится неритмичным, изменяется углеводный обмен. Увеличение обменных процессов при понижении температуры на 1С составляет около 10%, а при интенсивном охлаждении может возрасти в 3 раза по сравнению с уровнем основного обмена. Появление мышечной дрожи, при которой внешняя работа не совершается, а вся энергия превращается в теплоту, может в течение некоторого времени задерживать снижение температуры внутренних органов. Результатом действия низких температур являются холодовые травмы.
2.1.2 Атмосферное давление
Атмосферное давление оказывает существенное влияние на процесс дыхания и самочувствие человека. Основным органом дыхания человека, посредством которого осуществляется газообмен с окружающей средой, является трахеобронхиальное дерево и большое число лёгочных пузырей (альвеол), стенки которых пронизаны густой сетью капиллярных сосудов. Общая поверхность альвеол взрослого человека составляет 90150м3. Через стенки альвеол кислород поступает в кровь для питания тканей организма.
Интенсивность диффузии кислорода в кровь определяется парциальным давлением (p) кислорода в альвеолярном воздухе.
Наиболее успешно диффузия кислорода в кровь происходит при парциальном давлении кислорода (?) в пределах 95120мм.рт.ст. Изменение парциального давления, вне данных пределов приводит к затруднению дыхания и увеличению нагрузки на сердечно-сосудистую систему. На высоте 23км (p = 70мм.рт.ст.) насыщение крови кислородом снижается до такой степени, что вызывает усиление деятельности сердца и легких. Длительное пребывание человека в этой зоне не сказывается на его здоровье, и она называется зоной достаточной компенсации. С высоты 4км (p = 60мм.рт.ст.) диффузия кислорода из легких в кровь снижается до такой степени, что, несмотря на большое содержание кислорода (21%), может наступить кислородное голодание - гипоксия. Основные признаки гипоксии - головная боль, головокружение, замедленная реакция, нарушение нормальной работы органов слуха и зрения, нарушение обмена веществ.
Удовлетворительное самочувствие человека при дыхании воздухом сохраняется до высоты около 4 км, чистым кислородом (100%) до высоты 12 км. При длительных полётах на летательных аппаратах на высоте более 4 км применяют либо кислородные маски, либо скафандры, либо герметизацию кабин. При нарушении герметизации давление в кабине резко снижается. Часто этот процесс протекает быстро, что имеет характер своеобразного взрыва и называется взрывной декомпрессией. Эффект воздействия взрывной декомпрессии на организм зависит от начального значения и скорости понижения давления.
В общем случае, чем меньше скорость понижения давления, тем легче она переносится. Уменьшение давления на 385 мм. рт. ст. за 0,4 с человек переносит без каких-либо последствий. При этом новое давление, которое возникает в результате декомпрессии, может привести к высотному метеоризму и высотным эмфиземам. Высотный метеоризм - это расширение газов, имеющихся в свободных полостях тела (на высоте 12 км объём желудка и кишечного тракта увеличивается в 5 раз). Высотные эмфиземы, или высотные боли, - это переход газа из растворенного состояния в газообразное.
В период компрессии (повышения давления) и пребывания при повышенном давлении организм через кровь насыщается азотом. Полное насыщение организма азотом наступает через 4 часа пребывания в условиях повышенного давления.
При работе в условиях избыточного давления снижаются показатели вентиляции легких за счет некоторого урежения частоты дыхания и пульса. Длительное пребывание при избыточном давлении (порядка 700 кПа) приводит к токсическому действию некоторых газов, входящих в состав вдыхаемого воздуха. Оно проявляется в нарушении координаций движений, возбуждении или угнетении, галлюцинациях, ослаблении памяти, расстройстве зрения и слуха.
В процессе декомпрессии вследствие падения парциального давления в альвеолярном воздухе происходит десатурация (выделение) азота из тканей, которое осуществляется через кровь и затем легкие. Если декомпрессия производится форсированно, в крови и других жидких средах образуются пузырьки азота, которые вызывают газовую эмболию (закупорка сосудов газами) и как её проявление - декомпрессионную болезнь. Тяжесть декомпрессионной болезни определяется массовостью закупорки сосудов и их локализацией. Развитию декомпрессионной болезни способствует переохлаждение или перегревание организма. Понижение температуры приводит к сужению сосудов, замедлению кровотока, что замедляет удаление азота из тканей и процесс десатурации. При высокой температуре наблюдается сгущение крови и замедление её движения.
2.1.3 Влажность воздуха
Влажность воздуха определяется содержанием в нем водяных паров и измеряется в абс олютных и относительных единицах. Она характеризуется абсолютной, максимальной и относительной влажностью, а также дефицитом насыщения.
Абсолютная влажность - упругость водяных паров, находящихся в рассматриваемый момент в воздухе, выраженное в миллиметрах ртутного столба или количество водяных паров в граммах, содержащихся в 1 м3 воздуха в момент исследования.
Максимальная влажность - упругость водяных паров при полном насыщении воздуха влагой при определенной температуре или количество водяных паров в граммах, содержащихся в 1м3 воздуха при той же температуре.
Относительная влажность представляет собой отношение значений абсолютной и максимальной влажности, выраженное в процентах.
Дефицит насыщения (физиологический) - разность между значениями влажности воздуха пи температуре 37С (температура тела человека) и абсолютной в момент исследования. Он указывает, сколько граммов воды может извлечь из организма человека 1м3 выдыхаемого им воздуха.
Дефицит насыщения относится к одному из влажных экологических параметров, так как характеризует сразу 2 параметра - влажность и температуру. Чем выше дефицит насыщения, тем суше и теплее, и наоб орот.
Важной характеристикой влажности воздуха является такое понятие, как точка росы.
Точка росы характеризуется температурой, при которой воздух становится насыщенным водяными параметрами, переходящими в капельножидкое состояние - появление росы. Точку росы определяют по абсолютной влажности. Зная точку росы, можно графически определить парциальное давление водяного пара, а, следовательно, и относительную влажность.
Гигиеническое значение влажности воздуха определяется влиянием на тепловой обменорганизма.