Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Раздел 4
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ ДЛЯ ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Обеспечение комфортных условий для трудовой деятельности позволяет повысить качество и производительность труда, обеспе чить хорошее самочувствие и наилучшие для сохранения здоровья параметры среды обитания и характеристики трудового процесса.
Создание комфортных условий предусматривает обеспечение многих параметров среды обитания и характеристик трудового про цесса на оптимальном уровне: не превышение допустимых уровней негативных факторов и их снижение до минимально возможных уровней, рациональный режим труда и отдыха, удобство рабочего ме ста, хороший психологический климат в трудовом коллективе и т. д.
Однако одними из наиболее значимых для обеспечения ком фортных условий на рабочем месте являются климатические усло вия, освещенность и световая среда.
МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЙ
Тема 4.1. Механизмы теплообмена между человеком и окружающей средой
Человек постоянно находится в состоянии обмена теплотой с окружающей средой. Наилучшее тепловое самочувствие человека будет тогда, когда тепловыделения (QTn) организма человека полно стью отдаются окружаюшей среде (QTJ, т. е. имеет место тепловой баланс QTn = QTII. Превышение тепловыделения организма над тепло отдачей в окружающую среду (QTB > QI0) приводит к нагреву орга низма и к повышению его температуры — человеку становится жар ко. Наоборот, превышение теплоотдачи над тепловыделением Ш™< Ого) приводит к охлаждению организма и к снижению его температуры — человеку становится холодно.
Средняя температура тела человека — 36,5 "С. Даже незначите льные отклонения от этой температуры в ту или другую сторону приводят к ухудшению самочувствия человека.
Тепловыделения (Qia) организма определяются прежде всего тя жестью и напряженностью выполняемой человеком работы, в основном величиной мышечной нагрузки.
Параметрами микроклимата, при которых выполняет работу че ловек и от которых зависит теплообмен между организмом человека и окружающей средой, являются температура окружающей среды (toJr скорость движения воздуха (vj и влажность (относительная) воздуха (ц>а) (рис. 4.1).
Чтобы понять, почему именно эти параметры определяют теплооб мен человека с окружающей средой, рассмотрим механизмы, за счет ко торых теплота передается от одного предмета к другому (в частности, от человека к окружающей его среде и наоборот). Передача теплоты от че ловека к окружающей среде и нао борот осуществляется за счет тепло проводности, конвективного тепло обмена, излучения, испарения и с выдыхаемым воздухом.
Передача теплоты осуществляет ся за счет теплопроводности ({?,).
Теплота может передаваться только от тела с более высокой темпе ратурой к телу с менее высокой температурой. Интенсивность отда чи теплоты зависит от разности температур тел (в нашем случае — это температура тела человека и температура окружающих человека предметов и воздуха) и теплоизолирующих свойств одежды.
Чтобы проиллюстрировать это, можно выполнить простейший экспе римент.
Опустите в стакан с горячей водой термометр, а сам стакан помести те в емкость сначала с теплой, а затем с холодной водой. Наблюдайте за скоростью уменьшения показаний термометра е первом и во втором случае.
Понижение температуры в стакане при нахождении его в холодной воде будет происходить быстрее, чем интенсивность отдачи теплоты от горячей воды в стакане к теплой воде в емкости. Этот опыт иллюстриру ет зависимость теплопередачи от разницы температур.
Т. к. температура тела человека относительно величины 36,5 "С варьируется в небольшом диапазоне, то изменение отдачи теплоты от человека происходит в основном за счет изменения температуры окружающей человека среды.
Если температура воздуха или окружающих человека предметов выше температуры 36,5 'С, происходит не отдача теплоты от челове ка, а наоборот его нагрев. Поэтому при нахождении человека у на гревательных приборов или горячего производственного оборудова ния теплота от них передается человеку, и происходит нагрев тела.
Одежда человека обладает теплоизолирующими свойствами: чем более теплая одежда, тем меньше теплоты отдается от человека окружающей среде.
Таким образом, регулировать теплообмен человека с окружающей средой можно за счет температуры окружающей среды и выбора одежды с различными теплоизолирующими свойствами.
Передача теплоты осуществляется также за счет конвективного теплообмена (QK). Что это такое? Воздух, находящийся вблизи теп лого предмета, нагревается. Нагретый воздух имеет меньшую плот ность и, как более легкий, поднимается вверх, а его место занимает более холодный воздух окружающей среды.
Явление обмена порций воздуха за счет разности плотностей теплого и холодного воздуха называется естественной конвекцией.
Если теплый предмет обдувать холодным воздухом, то процесс замены более теплых слоев воздуха у предмета на более холодные ускоряется. В этом случае у нагретого предмета будет находиться бо лее холодный воздух, разность температур между нагретым предме том и окружающим воздухом будет больше, и. как мы уже выяснили раньше, интенсивность отдачи тепла от предмета окружающему воз духу возрастет. Это явление называется вынужденной конвекцией.
Чтобы проиллюстрировать это явление, можно предложить простей ший эксперимент.
В стакан с горячей водой опустить термометр и наблюдать за его по казаниями в двух случаях — при нахождении стакана в неподвижном возду хе и при его обдуве с помощью вентилятора.
Во втором случае показании термометра будут уменьшаться быстрее. Это означает, что интенсивность отдачи теплоты при обдуве (вынужден ной конвекции воздуха) выше. Другим примером, иллюстрирующим явление вынужденной конвекции, является то, что при одинаковой температуре воздуха в ветреную погоду человек воспринимает климатические условия как более холодные, т. к. отдача тепла от его организма более интенсивная.
Таким образом, регулировать теплообмен между человеком и окру жающей средой можно изменением скорости движения воздуха.
Еще одним механизмом передачи теплоты от человека окружа ющей среде является испарение. Если человек потеет, на его коже появляются капельки воды, которые испаряются, и вода из жидкого состояния переходит в парообразное. Этот процесс сопровождается затратами энергии (Q,,) на испарение и в результате охлаждением организма.
От чего же зависит интенсивность испарения, а следовательно, и величина отдачи тепла от организма окружающей среде?
Во-первых, от температуры окружающей среды — чем выше температура, тем выше интенсивность испарения; во-вторых, от влажности воздуха — чем выше влажность, тем меньше интенсив ность испарения. Для каждой температуры воздуха характерно мак симальное количество воды, которое может находиться и единице объема воздуха в парообразном состоянии.
Проиллюстрировать это явление поможет простейший эксперимент. Налить и небольшую бутылку воды, опустить в нее термометр, одернуть бутылку мокрой тряпкой и поставить ее на солнце. Следить за показания ми термометра. Температура воды в бутылке начнет понижаться.
Если бутылка не будет завернута в мокрую тряпку, температура бу дет повышаться. Это говорит о том, что тепловая энергия расходуется па испарение воды из тряпки.
Этим простейшим приемом можно пользоваться в том случае, если в жаркую погоду захочется попить охлажденной воды. Охлаждением за счет испарения объясняется также то, что в жаркую солнечную погоду не реко мендуется поливать растения, особенно чувствительные к температуре. За счет интенсивного испарения вегетативные части растений могут ох ладиться до недопустимых температур.
Обычно влажность воздуха измеряют величиной относительной влажности (ф), выраженной в процентах. Например, относительная влажность ф = 70 % означает, что в воздухе воды в парообразном состоянии находится 70 % от максимально возможного количества. Относительная влажность 100 % означает, что воздух насыщен во дяными парами и в такой среде испарение происходить не может.
Таким образом, относительная влажность — это отношение мас сы водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха, к массе водяного пара, содержащегося в насыщенном водяными парами воздухе (предельной массе водяного пара, которая может содержа ться в воздухе при данной температуре).
Интенсивность испарения возрастает при увеличении скорости движения воздуха. Это объясняется теми же причинами, что и уве личение теплообмена при вынужденной конвекции. Слои воздуха, находящиеся вблизи тела человека и насыщенные водяными пара ми, за счет движения воздуха удаляются и заменяются более сухими порциями воздуха, при этом возрастает интенсивность испарения.
Следующим механизмом отдачи теплоты от человека окружаю щей среде является теплота выдыхаемого воздуха. В процессе дыхания воздух окружающей среды, попадая в легкие человека, нагрева ется и одновременно насыщается водяными парами. Таким обра зом, теплота выводится из организма человека с выдыхаемым воздухом ((?„).
Последним механизмом теплообмена между человеком и окру жающими предметами является излучение (Qm). Тепловая энергия, превращаясь на поверхности горячего тела в лучистую (электромаг нитную волну) — инфракрасное излучение, передается на другую — холодную — поверхность, где вновь превращается в тепловую. Лучи стый поток тем больше, чем больше разница температур человека и окружающих предметов. Причем лучистый поток может исходить от человека, если температура окружающих предметов ниже температу ры человека и наоборот, если окружающие предметы более нагреты.
Таким образом, теплообмен между человеком и окружающей сре дой осуществляется за счет теплопроводности (Q,), конвективного теплообмена (Qy_), испарения (QJ, выдыхания теплого воздуха (QB), излучения (QnJ.
Направление тепловых потоков Q7, QK, QH1 может быть от чело века к окружающим человека воздуху и предметам и наоборот, в за висимости от того, что выше — температура тела человека или окружающего воздуха и окружающих его тел (рис. 4.2).
Тепловыделения организма человека определяются прежде всего ве личиной мышечной нагрузки при деятельности человека, а теплоотда ча — температурой окружающего воздуха а предметов, скоростью движения и относительной влажностью воздуха.
Тема 4.2. Климат и здоровье человека
Параметры климата оказывают существенное влияние на само чувствие, состояние здоровья и работоспособность человека. Наи лучшие условия — когда выделение теплоты человеком равняется ее отводу от человека, т. е. при наличии теплового баланса. Такие условия называются комфортными, а параметры микроклимата опти мальными.
Влияние климатических условий на самочувствие человека. Откло нение параметров климата (температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха) от комфортных приводит к наруше нию теплового баланса. Так, например, понижение температуры окружающего воздуха приводит к повышению разности температур между телом человека и окружающей средой, а следовательно, к уве личению теплоотдачи от организма за счет теплопроводности, кон векции и излучения. Человек начинает испытывать недостаток теп ла, ему становится холодно. Слишком сильное понижение темпера туры может привести к чрезмерному переохлаждению организма. Повышение скорости движения воздуха также увеличивает теплоот дачу от организма и может привести к его переохлаждению за счет возрастания отдачи тепла конвекцией и при испарении пота. При переохлаждении организма уменьшается функциональная деятель ность органов человека, скорость биохимических процессов, снижа ется внимание, затормаживается умственная деятельность и, в ко нечном счете, снижается активность и работоспособность человека.
При повышении температуры могут иметь место обратные явле ния — тепловыделения человека начинают превышать теплоотдачу и может возникать перегрев организма. При этом также ухудшается самочувствие человека и падает его работоспособность. Переноси мость человеком повышенной температуры и его ощущения в значи тельной мере зависят от влажности и скорости движения окружаю щего воздуха. Чем больше влажность, тем меньше испаряется пота, и, следовательно, уменьшается теплоотдача от организма за счет ис парения. При температуре окружающего воздуха свыше 30 "С тепло отдача от организма за счет конвекции и излучения незначительна, а при температуре окружающей среды равной температуре тела чело века (36,5 °С) отсутствует вовсе. При температуре окружающей сре ды большей температуры тела человека тепловой поток за счет кон векции и излучения наоборот направлен от окружающей среды к телу человека. Поэтому в таких условиях практически все выделяе мое организмом тепло отдается окружающей среде при испарении пота. При высокой влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова, имеет место так называемое «про ливное» течение пота. Высокая температура в сочетании с высокой влажностью оказывает изнуряющее воздействие на организм, т. к. в таких условиях не обеспечивается даже минимально необходимая теплоотдача от организма. Наблюдается интенсивный перегрев орга низма, человек не способен выполнять не только тяжелую физиче скую, но даже в течение длительного времени легкую работу. Эф фективность всех видов умственного труда также резко снижается.
Не только избыточная влажность, но и недостаточная влаж ность отрицательно действует на организм человека. При неболь шой влажности и особенно при высокой температуре окружающего воздуха из-за интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек наблюдается их пересыхание, растрескивание, а затем и загрязнение болезнетворными микроорганизмами. С потом из организма чело века выводятся вода и соли, их потеря ведет к сгущению крови и нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. Обезвожи вание организма влечет за собой нарушение умственной деятельно сти, снижение остроты зрения. Сильное обезвоживание (на 15...20 %) может привести к смертельному исходу. При высокой температуре и недостатке воды в организме усиленно расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки.
Длительное воздействие высокой температуры, особенно в соче тании с повышенной влажностью воздуха, может привести к пере греванию организма выше допустимого предела — гипертермии — состоянии, при котором температура тела поднимается до 38 °С и выше. Следствием гипертермии может являться тепловой удар, при этом наблюдается головная боль, общая слабость, головокружение, тошнота, рвота, пульс и дыхание учащаются, появляется бледность, синющность, расширяются зрачки, могут появляться судороги и произойти потеря сознания.
Длительное воздействие низкой температуры, особенно в соче тании с повышенной скоростью движения воздуха (ветром), может привести к переохлаждению организма ниже допустимого преде ла — гипотермии. При продолжительном действии холода дыхание становится неритмичным, частот и объем вдоха увеличиваются, нарушается обмен веществ. Так, при интенсивном охлаждении ин тенсивность углеводных обменных процессов может возрасти в 3 раза в сравнении с уровнем основного обмена. Появляется мы шечная дрожь, при которой никакой работы не совершается, а вся энергия превращается в теплоту. Это есть реакция организма, пыта ющегося увеличить интенсивность тепловыделений в организме и предотвратить снижение температуры внутренних органов. Однако при продолжении действия холода могут возникнуть хололовые травмы и даже наступить смерть.
Кроме температуры, влажности и скорости движения воздуха на самочувствие человека оказывает влияние такой климатический па раметр, как барометрическое давление воздушной среды. Особенно чувствительны к изменению давления люди с заболеваниями сер дечно-сосудистой системы и гипертонией. От давления существен ным образом зависит дыхание человека, а точнее, поступление кис лорода в организм человека. Основным элементом легких является большое число легочных пузырей — альвеол, стенки которых про низаны сетью очень мелких (капиллярных) кровеносных сосудов. Общая поверхность альвеол взрослого человека достигает 100...150 м". Кислород поступает в кровь, проникая через стенки альвеол за счет процесса диффузии. Интенсивность проникновения кислорода из альвеол в кровь (диффузии) определяется парциаль ным давлением кислорода в воздухе. Что такое парциальное давле ние? Воздух состоит из смеси газов — азота, кислорода, углекислого газа, инертных газов и др. Давление, которое имел бы каждый из га зов, составляющих воздух, если бы удалить остальные газы из объе ма, занимаемого воздухом, называют парциальным. Общее давление воздуха складывается из парциальных давлений отдельных состав ляющих воздух газовых компонент. Поэтому, если из воздуха уда лить все газы, кроме кислорода, находящегося в нем, то давление будет равно парциальному давлению кислорода. Наиболее интен сивно диффузия кислорода из альвеол в кровь происходит при пар циальном давлении кислорода 100... 120 мм рт. ст. (1 мм рт. ст. при мерно равен 9,8 Па). При парциальном давлении кислорода ниже этих пределов снижается проникновение кислорода в кровь, что приводит к затруднению дыхания и увеличению нагрузки на сердеч но-сосудистую систему человека.
Изменение давления за счет климатических условий невелико, поэтому здоровые люди не наблюдают каких-либо заметных изме нений в своем самочувствии. Однако с изменением высоты атмо сферное давление, а следовательно, и парциальное давление кисло рода меняется весьма существенно. Это особенно заметно при подъеме в горах. Так, на высоте 3 км парциальное давление кисло рода равно примерно 70 мм рт. ст., на высоте 4 км — 60 мм рт. ст. При недостаточном парциальном давлении кислорода наступает кислородное голодание — гипоксия. При гипоксии появляется го ловная боль, головокружение, замедленная реакция, нарушение нормальной работы органов слуха и зрения, нарушение обмена ве ществ. К таким условиям человек может адаптироваться (приспособиться) за счет постепенной акклиматизации к длительному пребы ванию па различных высотах. Известно расположение населенных пунктов на высоте около 4 км. На больших высотах длительное пре бывание затруднено. Здоровые, тренированные люди (например, альпинисты) могут переносить пребывание на больших высотах, од нако и для них это экстремальные условия, и их работоспособность при этом снижается. Известны случаи подъема альпинистов (в том числе отечественных) на высочайшую вершину мира Джомолунгму (г. Эверест — 8848 м) без использования кислородных масок.
С гипоксией человек может встретиться не только в горах на бо льших высотах, но и при полете на самолете при разгерметизации кабины. Как правило, на производстве давление воздушной среды может лишь незначительно отличаться от давления окружающей среды. Однако для ряда профессий давление воздушной среды явля ется исключительно важным не только для самочувствия человека, но и для его жизни — например, летчиков и водолазов.
Тема 4.3. Терморегуляция организма человека
Метеорологические параметры, такие как температура, скорость движения воздуха и относительная влажность определяют теплооб мен человека с окружающей средой и, следовательно, самочувствие человека. Совокупность указанных параметров называется микро климатом. Параметры микроклимата в природной среде и в произ водственных условиях могут изменяться в широких пределах. Так, на уровне моря отмечено изменение температуры от -88 до н-60 °С; скорости движения воздуха — от 0 до 100 м/с и даже более; относи тельной влажности — от 10 до 100 % и барометрического давле ния — от 680 до 810 мм рт. ст. (90...108 кПа). Как уже было показа но ранее, в определенном диапазоне параметров микроклимата имеет место тепловой баланс между тепловыделениями в организме человека и отдачей теплоты в окружающую среду. В условиях тепло вого баланса имеет место комфортное тепловое самочувствие челове ка, при которой нагрузка на системы организма человека, поддер живающие его нормальную температуру, минимальна.
Нарушения теплового баланса в ту или иную сторону вызывают в организме человека реакцию, способствующую восстановлению баланса. Процессы регулирования тепловыделений для поддержа ния нормальной (36,5 °С) температуры человека называются термо регуляцией. Терморегуляция осуществляется биохимическим путем, изменением интенсивности кровообращения и потоотделения. При этом в регулировании процесса теплообмена участвуют в большей или меньшей степени все виды терморегуляции, но одновременно. Терморегуляция биохимическим путем состоит в изменении ин тенсивности окислительных процессов, происходящих в организме человека. Внешним проявлением биохимических регулирующих процессов является мышечная дрожь, которая, как уже говорилось, возникает при переохлаждении организма и повышает тепловыделе ния в организме.
Терморегуляция изменением интенсивности кровообращения за ключается в способности организма регулировать объем подаваемой крови, которую в данном случае можно рассматривать как перенос чик тепла от внутренних органов к поверхности тела человека. Регу лирование объема тока крови осуществляется в организме за счет сужения или расширения кровеносных сосудов. При высокой тем пературе окружающей среды кровеносные сосуды кожи расширяют ся, и к ней от внутренних органов притекает больше крови, в ре зультате большее ее количество отдается от внутренних органов коже, температура кожи повышается, и частично или полностью восстанавливается интенсивность отдачи тепла за счет теплопровод ности, конвекции и излучения. При низкой температуре происходит обратное явление: кровеносные сосуды сужаются, количество кро ви, а следовательно и теплоты, подаваемой к коже, уменьшается, снижается ее температура, и, как следствие, отдача тепла от челове ка окружающей среде. Кровоснабжение может изменяться в 30 раз, а в пальцах даже в 600 раз.
Терморегуляция изменением интенсивности выделения пота за ключается в изменении теплоотдачи за счет испарения. Испарите льное охлаждение организма может иметь большое значение. Так, при температуре окружающей среды 36 "С отвод тепла от человека в окружающую среду осуществляется практически только за счет ис парения пота.
В определенном диапазоне параметров окружающей среды сис тема терморегуляции человека способна поддерживать тепловой ба ланс QtB = QJO. Установлено, что обмен веществ в организме челове ка и, соответственно, работоспособность оптимальны, если состав ляющие процесса теплоотдачи находятся примерно в следующих пределах: QK + Q,« 30 %; QH3 = 45 %; Qac = 20 %; Qa = 5 %. Такой ба ланс составляющих теплоотдачи характеризует отсутствие напря женности системы терморегуляции человека.
Условия воздушной среды, которые обусловливают оптимальный обмен веществ в организме человека и при которых отсутствуют неп риятные ощущения и напряженность системы терморегуляции, называют комфортными (оптимальными) условиями. Зона, в которой окружающая среда полностью отводит теплоту, выделяемую орга низмом человека и отсутствует напряжение системы терморегуля ции, называется зоной комфорта.
Условия, при которых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называется дискомфортным. При небольшой напряжен ности системы терморегуляции устанавливаются условия неболь шой дискомфортное™. Условия небольшой диском фортн ости опре деляются допустимыми значениями метеорологических параметров. При превышении допустимых значений метеорологических пара метров система терморегуляции работает в напряженном режиме, человек испытывает сильный дискомфорт, нарушается тепловой ба ланс, и начинается перегрев или переохлаждение организма в зави симости от того, в какую сторону нарушен тепловой баланс.
Тема 4.4. Гигиеническое нормирование параметров микроклимата
Гигиеническое нормирование параметров производственного микроклимата установлено системой стандартов безопасности труда (ГОСТ 12.1.005-88, а также СанПиН 2.2.4.584-96).
"Нормируются оптимальные и допустимые параметры микро климата — температура, относительная влажность и скорость дви жения воздуха. Значения параметров микроклимата устанавливают ся в зависимости от способности человеческого организма к аккли матизации в разное время года и категории работ по уровню энергозатрат (см. рис. 4.3).
От периода года зависит способность организма к акклиматиза ции, следовательно, и значения оптимальных и допустимых пара метров. При нормировании различают теплый и холодный период года. Теплый период года характеризуется среднесуточной темпера турой наружного воздуха выше +10 "С; холодный период гола — рав ной + 10 "С и ниже.
При нормировании параметров микроклимата категорирование работ по тяжести выполнено разграничением на основе общих затрат энергии организмом в единицу времени, которое измеряется в ваттах. Различаются следующие категории работ:
• легкие физические работы (категории 1а и 16) — все виды дея тельности с расходом энергии не более 174 Вт. К. категории 1а (до 139 Вт) относятся работы, производимые сидя и сопро вождающиеся незначительным физическим напряжением — ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом,-швейном производстве, в сфере управ ления и т. п. К категории 16 (140...174 Вт) относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопро вождающиеся некоторым физическим напряжением, — ряд профессий в полиграфической промышленности, на пред приятиях связи, контролеры, мастера в различных видах про изводства и т. п.;
физические работы средней тяжестии {категории Па, 116) — виды деятельности с расходом энергии 175...290 Вт. К катего рии Па (175...232 Вт) относятся работы, связанные с постоян ной ходьбой и перемещением мелких (до 1 кг) изделий, — ряд профессий в механосборочных цехах, прядильно-ткацком производстве и т. п. К категории 116 (233...290 Вт) относятся работы, связанные с ходьбой, перемещением тяжестей до 10 кг, — ряд профессий в механизированных литейных, про катных, кузнечных, сварочных цехах и т. п.;
тяжелые физические работы (категория 111) — виды деятельно сти с расходом энергии более 290 Вт — работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с постоянным передвижением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей (ряд профессий в кузнечных, литей ных цехах с ручным трудом и т. п.).
Например, некоторые оптимальные параметры микроклимата представлены в табл. 4.1.
Труд учащихся относится к категории 1а, а учебные занятия в основном проходят в холодный период года.
Тема 4.5. Методы обеспечения комфортных климатических условий в помещениях
Для обеспечения комфортных условий необходимо поддержи вать тепловой баланс между выделениями теплоты организмом че ловека и отдачей тепла окружающей среде. Обеспечить тепловой ба ланс можно, регулируя значения параметров микроклимата в поме щении (температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха). Поддержание указанных параметров на уровне оптимальных значений обеспечивает комфортные климатические условия для человека, а на уровне допустимых — предельно допус тимые, при которых система терморегуляции организма человека обеспечивает тепловой баланс и не допускает перегрева или переох лаждения организма.
Основным методом обеспечения требуемых параметров микро климата и состава воздушной среды является применение систем вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха.
Хорошая вентиляция помещения способствует улучшению са мочувствия человека. Наоборот, плохая вентиляция приводит к по вышенной утомляемости, снижению работоспособности. В жилых, общественных и производственных помещениях в результате жиз недеятельности людей, работы оборудования, приготовления пищи, сгорания природного газа выделяются вредные вещества, влага, теп лота. В результате ухудшаются климатические условия, изменяется состав воздушной среды. Поэтому обеспечение хорошей вентиля ции, регулярное проветривание помещений, является необходимым условием для обеспечения оптимальных условий для труда человека и сохранения его здоровья.
Системы вентиляции производственных помещений описаны в разделе 3. Наибольшее распространение для обеспечения оптималь ных параметров микроклимата получила общеобменная приточнопытяжная вентиляция. Применяется как механическая, так и ес тественная вентиляция.
Если в помещении возможно естественное проветривание, а объем помещения, приходящегося на одного человека, не менее 20 м3, производительность вентиляции должна быть не менее 20 м3/ч на одного человека. Если же объем помещения, приходяще гося на одного человека менее 20 м , производительность вентиля ции должна быть не менее 30 м3/ч. При невозможности естествен ного проветривания производительность вентиляции должна быть не менее 60 м3/ч на одного человека.
При выделении в помещении от оборудования и технологиче ских процессов влаги и теплоты производительность вентиляции должна быть увеличена по сравнению с указанными величинами. Необходимая производительность определяется расчетом с учетом количества выделяемой влаги и теплоты.
В жаркое время года, а также в горячих цехах на рабочих местах, подвергаемых интенсивному воздействию тепловых потоков от пе чей, раскаленных отливок и других источников тепла, дополнитель но применяют воздушное душирование, заключающееся в обдуве ра ботающего потоком воздуха с целью увеличения интенсивности конвективного теплообмена и отвода теплоты за счет испарения.
Задача 1. Какова должна быть производительность общеобменной вен тиляции класса, в котором обучаются 20учеников, если размеры помещения класса 15 у. 10х 3 м?
Решение. Класс периодически проветривается. Объем помещения — 450 м*. Объем помещения, приходящийся на одного ученика, — 22,5 м. Поэ тому минимальная производительность вентиляции должна быть 20 мг/(ч * чел) х 20 чел = 400 мъ/ч.
Задача 2. Каков должен быть минимальный диаметр вентиляционного патрубка для осуществления вентиляции с помощью дефлектров в указан ном классе? Колледж расположен в Москве.
Решение. Как было установлено, минимальная производительность вен тиляции 400 мг/ч. Для расчета используем формулу: d = 0,0188 -JL/Og, прини мая ив для Москвы 1,7м/с. Тогда d= 0,0188,/400/1,7 = 0,3м = 300мм.
Скорость обдува составляет 1 ...3,5 м/с в зависимости от интен сивности теплового потока. Установки воздушного душирования бы вают стационарные, когда воздух на рабочее место подается по систе ме воздуховодов с приточными насадками, и передвижные, в которых используется передвижной вентилятор.
Примером передвижного устройства воздушного душирования является бытовой вентилятор, применяемый в жилых и непроизводственных помещениях в жаркую погоду, когда естественная вентиляция не может обеспечить тепловой баланс между человеком и окружающей средой.
Воздушные оазисы позволяют улучшить метеорологические усло вия на ограниченном участке помещения, для чего этот участок со всех сторон отделяется перегородками и заполняется воздухом бо лее прохладным и чистым, чем воздух в остальном помещении.
Воздушные и воздушно-тепловые завесы устраивают для защиты людей от охлаждения проникающим через ворота или двери холод ным воздухом. Завесы бывают двух типов: воздушные с подачей воздуха без подогрева и воздушно-тепловые с подогревом подавае мого воздуха в калориферах. Воздух для завесы подается к дверным проемам через специальную щель и выходит с большой скоростью (10...15 м/с) под углом навстречу поступающему снаружи холодному воздуху. Воздух завесы препятствует поступлению холодного воздуха в помещение; проникшая же в помещение часть холодного воздуха подогревается при смешении с более теплым воздухом завесы. Бы вают завесы с нижней и боковой подачей воздуха. Примером воз душных завес являются применяемые в холодный период года во входных дверях магазинов, метро, учреждений воздушно-тепловые завесы.
Для создания оптимальных метеорологических условий в поме щениях применяют кондиционирование воздуха. Кондиционирова нием воздуха называется автоматическое поддержание в помещени ях заданных оптимальных параметров микроклимата и чистоты воздуха независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения. При кондиционировании может автоматически регулироваться температура воздуха, его относительная влажность и скорость подачи в помещение. Создание таких параметров воз духа осуществляется в специальных установках и устройствах, на зываемых кондиционерами. Кондиционеры бывают местными — для обслуживания отдельных помещений, комнат, и центральными — для обслуживания групп помещений, цехов и производств в целом. Сложность кондиционера определяется числом и точностью под держиваемых в заданном диапазоне параметров. Простейшими кондиционерами являются бытовые кондиционеры, которые мож но увидеть встроенными в окна и закрепленными с наружной сто роны стен помещений. На рис. 4.4 показана принципиальная схе ма устройства кондиционирования воздуха. Воздух поступает в си стему кондиционирования снаружи через заборный воздуховод / и, пройдя фильтр 2 очистки поступающего воздуха, поступает в камеру I, где подогревается с помощью калорифера 4; в камере II воз дух проходит специальную обработку — орошение водой из форсу нок 5 для увлажнения и дополнительной очистки воздуха; в камере III воздух дополнительно подогревается или охлаждается с помо щью калорифера или холодильной машины 6, а затем по каналу 9 вентилятором 8 подается в помещение. Летом воздух охлаждается частично подачей охлажденной (артезианской) воды, но главным образом за счет работы специальных холодильных машин. Конди ционирование воздуха значительно дороже вентиляции, но обеспе чивает наилучшие условия для жизни и деятельности человека.
В холодное время года для поддержания в помещении оптима льной температуры воздуха применяется отопление. Отопление мо жет быть водяным, паровым, электрическим.
Вопросы для самоконтроля
Как влияют параметры микроклимата на самочувствие человека?
Как влияет температура, влажность и движение воздуха на самочув ствие человека?
Каковы механизмы терморегуляции организма человека?
Как влияет барометрическое давление на самочувствие человека?