Глава 4. Производственный микроклимат и основные методы его оптимизации

 

4.1. Метеорологические условия производственной среды и их влияние на работающих

Производственная среда – это пространство, где осуществляется трудовая деятельность человека, которая может производиться как правило в производственных помещениях, так и вне их.

Производственные помещения – это замкнутые пространства в специально предназначенных зданиях и сооружениях, в которых постоянно (по сменам) или периодически (в течение рабочего дня) осуществляется трудовая деятельность людей (ГОСТ 12.1.005).

Метеорологические условия производственной среды – температура, относительная влажность и скорость движения воздуха (подвижность) определяют интенсивность теплообмена между организмом человека и окружающей средой и оказывают существенное влияние на функциональное состояние различных систем организма, самочувствие, работоспособность, производительность труда, здоровье.

Длительное воздействие на человека неблагоприятных метеорологических факторов резко ухудшает состояние здоровья организма и может приводить к заболеваниям.

Воздействие высокой температуры на человека способствует быстрой утомляемости работающего, может приводить в определенных условиях к перегреву организма, сопровождающемуся повышением температуры тела, обильным потоотделением, жаждой, учащением дыхания и пульса. При более значительном перегреве тела человека дополнительно возникает головокружение, затрудняется речь и пр. Описанная форма перегрева организма с преобладанием резкого повышения температуры тела человека называется тепловой гипертермией.

Другая форма воздействия высокой температуры на человека характеризуется преобладанием нарушения водно-солевого обмена и известна под названием судорожной болезни. Она протекает в форме судорог различных мышц, особенно икроножных, сопровождается большим выделением пота с потерей нужных организму солей. Обезвоживание организма вызывает сгущение крови, ухудшается питание тканей и органов. Потеря солей лишает кровь способности удерживать воду, что приводит к быстрому выведению из организма вновь выпитой жидкости.

В дальнейшем может наступить тепловой удар, протекающий с потерей сознания, повышением температуры тела до 40-41°С, слабым и учащенным пульсом. При тепловом или солнечном ударе происходит прилив крови к мозгу, в результате чего пострадавший чувствует внезапную слабость, головную боль, возникает рвота, дыхание становится поверхностным. Характерным признаком тяжелого поражения является почти полное прекращение потоотделения. Тепловой удар и судорожная болезнь могут привести к смертельному исходу.

Неблагоприятное воздействие на организм человека оказывает не только высокая, но и низкая температура воздуха. Она может вызвать местное или общее охлаждение организма, стать причиной простудного заболевания или обморожения. Длительное охлаждение часто приводит к расстройству деятельности капилляров и мелких артерий (ознобление пальцев рук, ног и кончиков ушей). При этом происходит и переохлаждение всего организма. Повреждение тканей в результате воздействия низкой температуры называется отморожением. Отморожению способствуют: длительное воздействие холода, ветра, повышенной влажности; использование тесной или мокрой обуви, неподвижное положение, болезненное состояние пострадавшего (истощение, алкогольное опьянение, кровопотери и т. д.). Отморожению более всего подвержены пальцы, кисти рук, стопы ног, уши, нос.

Высокая относительная влажность, измеряемая отношением содержания водяных паров в 1 м³ воздуха к их максимально возможному содержанию в этом же объеме, оказывает значительное влияние на человека: при повышенной температуре воздуха способствует перегреванию организма, а при низкой температуре она усиливает теплоотдачу поверхности кожи и ведет тем самым к переохлаждению организма. С другой стороны, низкая влажность вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей человека, что негативно отражается на дыхательной функции.

Подвижность воздуха эффективно способствует теплоотдаче организма человека, положительно проявляется при высоких температурах, но отрицательно – при низких.

Следовательно, в одних случаях сочетание метеорологических факторов создает благоприятные условия для нормального протекания жизненных функций организма, а в других может привести к нарушению терморегуляции организма.

Терморегуляция – это совокупность физиологических и химических процессов в организме человека, направленных на поддержание температуры тела в пределах 36-37 °С. Различают химическую и физическую терморегуляцию. Химическая терморегуляция достигается снижением уровня обмена веществ    при угрозе перегревания организма или его усилением при охлаждении. Физическая терморегуляция обеспечивает отдачу теплоты в окружающую среду.

Температурный режим производственных помещений определяется количеством тепловыделений в цехе или в изолированной его части от тепловыделяющего оборудования, нагретых и раскаленных изделий, отопительных приборов, а также от солнечной радиации, проникающей в цех через открытые и остекленные проемы. Часть поступающей в помещение теплоты отдается наружу, а остальное, так называемая «явная» теплота, нагревает воздух рабочих помещений.

 

4.2. Инфракрасное излучение и его воздействие на работающих

 

Как правило, на практике тепловое излучение является интегральным, поскольку нагретые тела одновременно излучают волны различной длины.  При температуре выше 500 °С спектр излучения содержит как видимые (световые), так и невидимые (инфракрасные) лучи. При более низких температурах этот спектр состоит только из инфракрасных лучей. При температуре 2500-3000 °С и выше тела начинают излучать ультрафиолетовые лучи.         

Видимая часть спектра охватывает волны длиной от 3 до 0,76 мкм, инфракрасная – от 0,77 до 420 мкм. Санитарно-гигиеническое значение имеет, в основном, невидимая часть спектра, т.е. инфракрасное излучение.

Инфракрасное излучение – это тепловое излучение, представляющее собой электромагнитные колебания, обладающие как волновыми, так и световыми свойствами. Инфракрасные лучи в зависимости от длины волны делятся на следующие области – коротковолновую ИКИ-А (менее 1,4 мкм), средневолновую ИКИ-В (1,4 – 3 мкм), длинноволновую ИКИ-С (более 3 мкм). В производственных условиях наибольшее гигиеническое значение имеет диапазон инфракрасного излучения с длинами волн от 0,77 до 70 мкм.

Характер воздействия излучения зависит от многих факторов: длины волны, интенсивности, длительности облучения, размеров излучающей поверхности и облучаемых участков тела человека и т.д. Воздействие инфракрасного излучения на организм человека может быть местным и общим.

При местном воздействии инфракрасного излучения особенно в области длинных волн температура кожи человека повышается, ощущаются жжение и боль.

Максимальной проникающей способностью обладают красные лучи видимого спектра и короткие инфракрасные лучи (ИКИ-А) с длиной волны до 1,5 мкм, глубоко проникающие в ткани и мало поглощаемые поверхностью кожи. За счет большой глубины проникновения  коротковолновая часть спектра вызывает повышение температуры глубоколежащих тканей тела. Например, длительное облучение глаз человека может привести к помутнению хрусталика и развитию профессионального заболевания – производственной катаракты. Наибольший нагрев поверхности кожи вызывают лучи с длиной волны около          3 мкм.

Среневолновая (ИКИ-В) и длинноволновая часть (ИКИ-С) спектра излучения в основном поглощается поверхностным двухмиллиметровым слоем кожи (эпидермисом). Наиболее сильно поглощаются лучи с длиной волны 6-10 мкм, часто вызывая «калящий эффект», сопровождающийся сужением кровеносных сосудов.

Зная температуру источника излучения, можно рассчитать длину волны по следующей формуле и оценить биологические особенности ее влияния на организм человека.

l_mах = 2880/Т,

где l_mах  - длина волны максимального излучения источника, мкм; 2880 - постоянная Вина, град х мкм; Т - абсолютная его температура, К.

Организм человека с увеличением времени облучения способен приспосабливаться, т.е. происходит адаптация, которая может сохраняться довольно длительное время.

         Передача теплоты от более нагретых тел к менее нагретым осуществляется тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением (лучеиспусканием).

         Исследования показывают, что не менее 60 % всей теряемой теплоты распространяется в окружающей среде путем излучения. Лучистая же энергия, проходя почти без потерь пространство, отделяющее одно тело от другого, снова превращается в тепловую энергию поверхностных слоев облучаемого тела. Следует отметить, что тепловое излучение не оказывает непосредственного воздействия на сухой окружающий воздух, свободно пронизывая его. Оно нагревает только те тела, на которые падает, и поглощается ими.

         Лучистая энергия, попадая на человека, воздействует прежде всего на незащищенные части тела (лицо, руки, шею, грудь). Причем если конвективная теплота влияет главным образом на внешние кожные покровы, то лучистая – может проникать на некоторую глубину в ткани.

      Продолжительное воздействие лучистой энергии на открытые участки кожи человека может приводить к ожогам.

По тяжести поражения ожоги условно делятся на 4 степени: первая степень характеризуется краснотой, припухлостью кожи, болезненностью; вторая степень – появлением пузырьков, заполненных жидкостью; третья степень –  глубоким повреждением, вызывающим омертвление участков тканей; четвертая степень – поражением всей толщи кожи, а также глубоколежащих тканей и органов.

При систематических перегревах организма человека отмечается повышенная восприимчивость его к простудным заболеваниям. Таким образом, тепловое излучение воздействует на организм человека, нарушая его нормальную деятельность, вызывая серьезные осложнения. Поэтому меры борьбы с избыточный теплотой имеют большое значение для улучшения условий труда.

  

4.3. Нормирование и контроль параметров микроклимата производственных помещений

 

Учитывая большую важность метеорологических факторов для работающих, санитарные правила регламентируют показатели микроклимата для рабочих зон производственных, а также санитарно-бытовых помещений.

Микроклимат производственных помещений – это метеорологические условия внутренней среды этих помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения.

Рабочая зона – пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного (временного) пребывания работающих (ГОСТ 12.1.005).

Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений определяет СанПиН 9-80-98, по которому показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются температура, относительная влажность и скорость движения воздуха, интенсивность теплового облучения и температура поверхностей технологического оборудования и ограждающих конструкций. Правила устанавливают оптимальные и допустимые параметры микроклимата в зависимости от характеристики производственных помещений, периода года, категории тяжести работы и условий рабочего места.

Оптимальные микроклиматические условия – сочетания количественных показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции. Они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия – сочетания количественных показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать переходящие и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут наступать ощущения теплового дискомфорта, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.

Параметры микроклимата устанавливаются на два периода года – холодный и теплый.

Холодный – период года, характеризующийся среднесуточной температурой наружного воздуха, равной +10 °С и ниже. Теплый – период года со среднесуточной температурой наружного воздуха выше + 10 °С. Среднесуточная температура наружного воздуха представляет собой среднюю величину температуры наружного воздуха, измеренную в определенные часы суток через одинаковые интервалы времени. Она принимается по данным метеорологической службы.

Физическая тяжесть работы определяется величиной энергетических затрат в процессе трудовой деятельности.  В соответствии с СанПиН 9-80-98 физические работы подразделяются па легкие, средней тяжести и тяжелые (табл. 4.1).

Таблица 4.1 Характеристика физических работ

 

Физические работы	Категория работ	Энергозатраты, Вт	Виды работы
Легкие	Iа	До 139	проводимые сидя и сопровождающиеся незначительным   физическим  усилием
	Iб	140-174	проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим усилием
Средней тяжести	IIа	175-232	связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенных физических усилий
	IIб	233-290	связанные с ходьбой, перемещением и переносом тяжестей до 10 кг и требующие умеренного физического усилия
Тяжелые	III	Св. 290	связанные с постоянным передвижением, перемещением и перенесением значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий

 

Характеристика производственных помещений по категориям выполняемых в них работ в зависимости от затрат энергии определяется в соответствии с ведомственными нормативными документами, согласованными в установленном порядке, исходя из категории работ, выполняемых 50% работающими и более в соответствующем помещении.

Для ориентировочного определения категории тяжести работы можно воспользоваться следующей эмпирической зависимостью

                            Q = 4 × ЧСС – 255,

где Q – общие энергозатраты, Вт; ЧСС – среднесменная частота сердечных сокращений (частота пульса в минуту), определяемая как средневзвешенная величина с учетом времени, затраченного на выполнение работы и отдых.

Параметры микроклимата в рабочей зоне должны соответствовать оптимальным значениям (таблица 4.2).

Следует иметь в виду, что оптимальные параметры микроклимат распространяются на всю рабочую зону, а допустимые – устанавливаются дифференцированно для постоянных и непостоянных рабочих мест.

Таблица 4.2  Оптимальные температура, относительная влажность               и скорость движения воздуха в рабочей зоне производственных                 помещений*

 

Период года	Категория работ	Температура воздуха, °С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с, не более
Холодный	Легкая, Iа	22 – 24	40 – 60	0,1
	Легкая, Iб	21 – 23	40 – 60	0,1
	Средней тяжести, IIа	19 – 21	40 – 60	0,2
	Средней тяжести, IIб	17 – 19	40 – 60	0,2
	Тяжелая, III	16 – 18	40 – 60	0,3
Теплый	Легкая, Iа	23 – 25	40 – 60	0,1
	Легкая, Iб	22 – 24	40 – 60	0,1
	Средней тяжести, IIа	20 – 22	40 – 60	0,2
	Средней тяжести, IIб	19 – 21	40 – 60	0,2
	Тяжелая, III	18 – 20	40 – 60	0,3

* Кроме того, СанПиН 9-80-98 устанавливает оптимальную температуру поверхностей, которая в зависимости от категории тяжести работ, определена для холодного периода года от 15 до 25 °С, а  теплого -  от 18 до 25 °С.

 

Оптимальные параметры микроклимата необходимо соблюдать на рабочих местах производственных помещений, в которых выполняются работы операторского типа, связанные с нервно-эмоциональным напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники), а также в других помещениях при выполнении работ аналогичного характера (температура – 22-24⁰С,  относительная влажность – 60 - 40%, скорость движения воздуха – не более 0,1 м/с).

Перечень других производственник помещений, в которых должны соблюдаться оптимальные нормы микроклимата, определяется отраслевыми документами, согласованными с органами государственного санитарного надзора республики.

Допустимые параметры микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям производства, техническим или экономическим причинам не обеспечиваются оптимальные нормы.

СанПиН 9-80-98 определяют допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений (таблица 4.3).

Таблица 4.3  Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

 

Период года	Категория работ по уровню энергозатрат, Вт	Температура воздуха, °С		Температура поверхностей, °С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
		Диапазон ниже оптимальных величин	Диапазон выше оптимальных величин			для диапазона температуры воздуха ниже оптимальных величин, не более	для диапазона температуры воздуха выше оптимальных величин, не более
Холодный	Iа	20,0 – 21,9	24,1 – 25,0	19,0 – 26,0	15 – 75	0,1	0,1
	Iб	19,0 – 20,9	23,1 – 24,0	18,0 – 25,0	15 – 75	0,1	0,2
	IIа	17,0 – 18,9	21,1 – 23,0	16,0 – 24,0	15 – 75	0,1	0,4
	IIб	15,0 – 16,9	19,1 – 22,0	14,0 – 23,0	15 – 75	0,2	0,3
	III	13,0 – 15,9	18,1 – 21,0	12,0 – 22,0	15 – 75	0,2	0,4
Теплый	Iа	21,0 – 22,9	25,1 – 28,0	20,0 – 29,0	15 – 75	0,1	0,2
	Iб	20,0 – 21,9	24,1 – 28,0	19,0 – 29,0	15 – 75	0,1	0,3
	IIа	18,0 – 19,9	22,1 – 27,0	17,0 – 28,0	15 – 75	0,1	0,4
	IIб	16,0 – 18,9	21,1 – 27,0	15,0 – 28,0	15 – 75	0,2	0,5
	III	15,0 – 17,9	20,1 – 26,0	14,0 – 27,0	15 – 75	0,2	0,5

 

Существенное значение для нормирования параметров микроклимата в производственных помещениях имеет наличие явной теплоты, поступающей от оборудования, отопительных приборов, нагретых материалов, людей и других источников теплоты, в результате инсоляции и воздействующей на температуру воздуха в этом помещении.

В соответствии с СНБ 4.02.01-03 избытками явной теплоты называют превышение для данных эксплуатационных условий и микроклимата помещений количества явной теплоты, поступающей и помещение (здание, сооружение), над количеством явной теплоты, выводимой или уходящей из помещения (здания, сооружения).

Согласно ГОСТ 12.1.005, производственные помещения по избыткам явной теплоты условно подразделяются на две группы:

- помещения с незначительными избытками явной теплоты (≤23 Дж/м³·с);

- помещения го значительными избытками явной теплоты (>23 Дж/м³·с), которые относят к категории «горячих цехов».

В «горячих цехах» на долю инфракрасного излучения может приходиться до 2/3 выделяемой теплоты и только 1/3 – на долю конвекционной. В «горячих цехах» нормируется также интенсивность теплового излучения.

В соответствии СанПиН 9-80-98, интенсивность теплового облучения от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м² при облучении 50 % поверхности тела и более; 70 Вт/м² – при величине облучаемой поверхности от 25 до 50 % и 100 Вт/м² – при облучении не более 25 % поверхности тела.

Для ориентировочного расчета облучаемой поверхности можно использовать следующие показатели: при общей площади тела человека 1,6-1,8 м² , доля головы и шеи составляет примерно 9%, груди и живота – 16, спины – 18, ног - 39 и рук – 18%.

Интенсивность теплового облучения работающих от источников, нагретых до белого и красного свечения (нагретый металл, стекло, пламя и др.) не должна превышать 140 Вт/м², при этом облучению не должно подвергаться более 25 % поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в т.ч. средств защиты лица и глаз.

При наличии теплового облучения температура воздуха на постоянных рабочих местах не должна превышать верхние границы оптимальных значений для теплого периода года (табл. 4.1), а на непостоянных рабочих местах – верхние границы допустимых значений для постоянных рабочих мест (табл. 4.2).

С целью защиты работающих от ожогов температура поверхности нагретого оборудовании и ограждений на рабочих местах не должна превышать 45°С, а для оборудования, внутри которого температура равна или ниже 100°С, температура поверхности не должна превышать 35°С.

Если в производственных помещениях невозможно обеспечить допустимые нормативные величины показателей микроклимата из-за технологических требований, технической недостижимости или экономически обоснованной нецелесообразности, то необходимо обеспечить защиту работающих от возможного перегревания или охлаждения организма. Для этого можно использовать системы местного кондиционирования воздуха, воздушное душирование рабочих мест, помещения для отдыха и обогревания с оптимальными параметрами микроклимата, спецодежду и другие средства индивидуальной защиты, регламентацию труда и отдыха и т.п.

Для защиты работающих от возможного перегревания или охлаждения при температуре воздуха на рабочих местах выше или ниже допустимых величин время пребывания на рабочих местах (непрерывно или суммарно за рабочую смену) должно быть ограничено значениями, установленными     СанПиН 9-80-98.

Контроль параметров микроклимата проводится не менее трех раз в течение одного дня: в начале, середине и конце рабочей смены.

Температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха измеряют на высоте 1,0 м от пола или рабочей площадки при работах, выполняемых сидя, и на высоте 1,5м – при выполнении работ стоя.

Интенсивность теплового излучения на постоянных и непостоянных рабочих местах необходимо определять в направлении максимума силы теплового излучения от каждого источника, располагая приемник прибора перпендикулярно падающему потоку па высоте 0,5; 1,0 и 1,7 м.

Температура и относительная влажность воздуха измеряются аспирационными психрометрами типа МВ-4М или М-34. При отсутствии в местах измерения источников лучистой теплоты (инфракрасного излучения) температура и относительная влажность могут измеряться суточными и недельными термографами типа М-16 и гигрографами типа М-21 при условии сравнения их показаний с показаниями аспирационного психрометра. Для измерения относительной влажности и температуры могут использоваться современные приборы ИВТМ-7МК и ИВГ-1МК и др. Для измерения температуры нагретых тел, поверхностей стен, оборудования можно использовать термометры: контактный микропроцессорный ТК-5М, переносной электронный 1503П, универсальный TESTO 925, пирометр С-110Л и др.

Скорость движения воздуха измеряется крыльчатыми анемометрами АСО-3 типа Б, если скорость лежит к пределах от 1 до 10 м/с, или чашечными, которые позволяют измерить скорость движения воздуха от 1 до 30 м/с. Для измерения небольших скоростей воздуха (0,02-2 м/с) необходимо использовать дифференциальный микроанемометр или электроанемометр. К анемометрам последнего типа относится термоанемометр типа ЭА-2М, который одновременно определяет температуру воздуха. Диапазон скоростей, измеряемых термоанемометром, лежит в пределах от 0,03 до 5 м/с. Скорость движения воздуха менее 0,3 м/с, особенно при наличии разнонаправленных потоков, можно измерять цилиндрическим или шаровым кататермометрами. Они позволяют определять диапазон скоростей воздуха от 0,1 до 1,5 м/с, обеспечивая достаточную для практических целей точность измерений. Однако, их не рекомендовано использовать при температуре воздуха выше 29 °С, при наличии вблизи точки измерения нагретых или охлажденных поверхностей.

К современным портативным приборам для измерения скорости воздуха относятся электронный анемометр АПР-2. TESTО 425, 435 и др. В настоящее время имеются комбинированные приборы, позволяющие сразу определять три параметра – температуру, относительную влажность и подвижность воздуха, например, метеометр МЭС-200А и др.

Тепловое излучение измеряется различными приборами типа радиометров, актинометров, болометров, спектрорадиометров (РОТС-11, ДОИ-1, СРП-86). Для измерения можно использовать актинометр Носкова, радиометр энергетической освещенности РАТ-2П-Кварц-41, портативный инфракрасный термометр ПИТ (пирометр), инфракрасный радиационный термометр ИРТ-2 и др.

4.4. Мероприятия по оптимизации микроклимата

4.4.1. Общие положения

 

Наиболее радикальными методами управления микроклиматом являются:

- максимально возможная механизация и автоматизация тяжелых и трудоемких работ, выполнение которых сопровождается избыточным теплообразованием в организме человека;

- дистанционное управление теплоизлучающими поверхностями, исключающее необходимость пребывания работающих в зоне инфракрасного облучения;

- рациональное размещение и теплоизоляция оборудования, коммуникаций и других источников, излучающих теплоту в рабочую зону, так, чтобы исключалась возможность совмещения потоков лучистой энергии на рабочих местах. При возможности оборудование следует размещать на открытых площадках. Теплоизоляция его должна обеспечивать температуру наружных стенок не выше 45°С;

- оборудование источников интенсивного влаговыделения с открытой поверхностью испарения (ванны, красильные и промывочные аппараты и другие емкости с водой или растворами) крышками или снабжение их местными отсосами.

При невозможности нормализации микроклимата и производственных помещениях следует применять защитные экраны, водяные и воздушные завесы, защищающие рабочие места от теплового излучения, а также водовоздушное или воздушное душирование.

Основной способ борьбы с лучистой теплотой (инфракрасным излучением) на рабочих местах заключается в изоляции излучающих поверхностей, т.е. создании определенного термического сопротивления на пути теплового потока в виде экранов различных конструкций (жестких глухих, сетчатых полупрозрачных, водяных, водно-воздушных и др.). Действие защитных экранов заключается либо в отражении лучистой энергии обратно к источнику излучения либо в ее поглощении. По принципу работы различают отражающие, поглощающие и теплоотводящие экраны. Однако это деление условно, так как любой экран обладает способностью отражать, поглощать или отводить теплоту. Принадлежность экрана к той или иной группе зависит от преимущественного свойства последнего. В зависимости от возможности наблюдения за ходом технологического процесса экраны можно разделить на три типа; непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные.

Среди организационных мероприятий следует отметить следующие:

- организация рационального водно-солевого режима работающих с целью профилактики перегрева организма. Для этого к питьевой воде добавляют небольшое количество (0,2-0,5%) поваренной соли и насыщают ее диоксидом углерода (сатурируют). Прием газированной подсоленной поды позволяет быстро восстанавливать нарушенное водно-солевое равновесие организма, утолять жажду, компенсировать потоотделение и соответственно снижать потери массы. Диоксид углерода придает вкус воде и улучшает секрецию желудочного сока;

- устройство в «горячих цехах» специально оборудованных комнат, кабин или мест для кратковременного отдыха, в которые подается очищенный и умеренно охлажденный воздух;

- для предупреждения переохлаждения и простудных заболеваний работающих у входа в цех устраивают тамбуры или создают воздушные тепловые завесы, которые направляют поток холодного наружного воздуха в верхнюю зону помещения. Для работающих длительное время на холоде предусматривают специально оборудованные помещения для периодического обогрева.

Для обеспечения нормативных микроклиматических условий в холодный период года производственные и административно-бытовые помещения должны оборудоваться системами отопления.

 

4.4.2. Отопление и кондиционирование воздуха

 

Отопление проектируется для обеспечения в помещениях расчетной температуры воздуха, которая принимается в зависимости от периода года. Для холодного периода года расчет отопления производится с учетом обеспечения минимальной из допустимых температур. В общественных, административно-бытовых и производственных помещениях отапливаемых зданий, когда они не используются, и в нерабочее время следует принимать температуру воздуха ниже нормируемой, но не ниже 5 °С, обеспечивая восстановление нормируемой температуры к началу использования помещения или к началу работы без увеличения приведенных затрат.

На постоянных рабочих местах в помещениях пультов управления технологическими процессами необходимо принимать расчетную температуру воздуха 22 ⁰С и относительную влажность не более 60% в течение всего года.

Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха производственных и вспомогательных помещений регламентируются одноименными СНБ 4.02.01-03, ГОСТ 12.4.021, ГОСТ 12.2.137, МОПОТ и другими документами.

Для производственного отопления используются специальные системы.

Система отопления – это комплекс конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и подачи необходимого расчетного количества теплоты в обогреваемые помещения.

Каждая система отопления состоит из генератора теплоты, нагревательных приборов для передачи теплоты отапливаемому помещению и теплопровода – сети труб или каналов для переноса теплоты от генератора к отопительным приборам.

По месту размещения генератора теплоты относительно отапливаемых помещений системы отопления могут быть местными и центральными.

К местным системам относят такие, в которых генератор теплоты, нагревательные приборы и теплопроводы находятся непосредственно в отапливаемом помещении и конструктивно объединены в одной установке (печное, воздушное, панельное (лучистое), а также отопление местными газовыми, электрическими приборами или котлами, работающими на различных видах топлива).

При панельном (лучистом) отоплении нагревательные приборы либо совмещены с ограждающими конструкциями (т.е. находятся в междуэтажных перекрытиях, стенах, перегородках), либо расположены свободно в виде плоских панелей, плафонов, излучателей. В качестве теплоносителя используется вода с температурой 50-60 °С, нагретый воздух и реже пар. Иногда используются электронагревательные элементы. Преимуществами этой системы являются: большая равномерность нагрева и постоянство температуры и влажности воздуха в помещении, отсутствие нагревательных приборов, возможность охлаждения помещений в летнее время пропусканием холодной воды (или воздуха) через систему. Основные недостатки – относительно большие первоначальные затраты на устройство и сложность ремонта во время эксплуатации.

Для местного обогрева отечественная промышленность производит инфракрасные обогреватели помещений в виде панелей различной мощности от 0,8 кВт и выше. Эти обогреватели за счет использования длинноволновой части спектра нагревают непосредственно  людей, предметы, ограждающие конструкции зданий. В данном случае теплота не тратится на обогрев воздуха, что характерно для конвективного отопления. К достоинствам этих обогревателей относятся универсальность, возможность быстрого обогрева и его регулирования, экономичность, большой срок службы, пожаробезопасность. Однако инфракрасные обогреватели не должны размещаться в зоне прямого влияния теплового излучения на глаза работающих. Поэтому их, как правило, устанавливают на непостоянных рабочих местах или зонах обслуживания оборудования,  связанных с перемещением персонала.

 Кроме того, инфракрасные обогреватели можно использовать для поддержания температурных условий технологических процессов, сушки и защиты от промерзания сыпучих материалов и других целей, что в условиях экономии энергоресурсов может быть весьма эффективным.

К системам центрального отопления относятся такие, в которых генераторы теплоты расположены вне отапливаемых помещений, т.е. отдалены от нагревательных приборов. Теплоноситель нагревается в генераторе, находящемся в тепловом центре (ТЭЦ, котельная), перемещается по теплопроводам в обогреваемые здания и помещения и, передав теплоту через нагревательные приборы, возвращается в тепловой центр.

Центральные системы отопления бывают водяными, паровыми, воздушными и комбинированными.

Водяная и паровая системы отопления в зависимости от давления теплоносителя могут быть низкого давления (давление пара до 70 кПа или температура воды до 100 °С) и высокого давления (давление пара выше 70 кПа или температура воды свыше 100 °С).

Системы водяного отопления подразделяются на низкотемпературные –с предельной температурой горячей воды 85÷100 °С и высокотемпературные – с температурой воды более 105 °С.

Водяное отопление низкого давления наиболее широко используется на промышленных предприятиях, так как позволяет централизованно регулировать температуру теплоносителя, поддерживать температуру воздуха и относительную влажность в помещениях в заданных пределах, исключает возможность ожогов работающих об нагревательные приборы, обеспечивает пожарную безопасность. Основным недостатком системы является возможность ее замерзания в зимнее время, а также медленный нагрев больших помещений после продолжительного перерыва в работе.

В паровом отоплении теплоносителем является водяной пар (влажный, насыщенный). В зависимости от рабочего давления оно делится на системы низкого, высокого давления и вакуум-паровые. По устройству паровые системы отопления не отличаются от водяных.

Паровое отопление имеет ряд существенных недостатков по сравнению с водяным: трудность регулировки подачи пара в отопительную систему, что приводит к резким колебаниям температуры в отапливаемых помещениях; опасность возникновения пожаров и ожогов о нагревательные приборы; вероятность резкого снижения относительной влажности воздуха за счет его перегрева и т.п.

Воздушное отопление по способу подачи теплого воздуха подразделяется на центральное – с подачей нагретого воздуха от единого теплогенератора и местное – с подачей теплого воздуха местными отопительными агрегатами.

Нагретый до 70 °С воздух должен подаваться на высоту не менее 3,5 м от уровня пола, а воздух, нагретый до 45 °С, на расстояние не менее 2,5 м от рабочих мест. Основные преимущества центрального воздушного отопления следующие: немедленный обогрев помещения при включении системы отопления; отсутствие в помещении нагревательных приборов; возможность использования в летнее время для охлаждения и вентиляции помещений; экономичность, особенно если это отопление совмещено с общеобменной вентиляцией. Устройство и эксплуатация воздушного отопления значительно экономичнее других систем.

Наиболее современным способом обеспечения оптимальных параметров микроклимата в помещениях является кондиционирование воздуха. В соответствии с СНБ 4.02.01-03 кондиционирование воздуха – это автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения) с целью обеспечения, главным образом, оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, сохранения ценностей культуры.

В общем случае под кондиционированием понимается нагревание или охлаждение, увлажнение или осушка воздуха и очистка его от пыли. Различают системы комфортного кондиционирования, обеспечивающие в помещении постоянные комфортные условия для человека, и системы технологического кондиционирования, предназначенные для поддержания в производственном помещении требуемых технологическим процессом условий.

На практике используются различные типы кондиционеров, которые в зависимости от расхода воздуха подразделяются на бытовые, промышленные и полупромышленные.

Бытовые кондиционеры используют обычно для охлаждения воздуха в жилых и офисных помещениях, и их мощность обычно не превышает 7 кВт. Промышленные и полупромышленные кондиционеры предназначены для охлаждения больших помещений с площадью от 100м² и более, в т.ч. для централизованного охлаждения помещений всего здания.

По конструктивному исполнению кондиционеры подразделяются на моноблочные (оконные и мобильные) и сплит-системы или мультисплит-системы, состоящие из двух и более блоков – наружного и внутренних. Наружный блок включает наиболее габаритные узлы и компрессор, вынесенные за пределы помещения или здания. Внутренние блоки с жалюзийными решетками распределяют поток охлажденного воздуха в помещении и обеспечены пультами дистанционного управления. Они могут быть настенными, напольными, потолочными, колонными и встраиваемыми в подвесной потолок (канальными и кассетными). В промышленных мультисплит-системах часто вместо внешнего блока используется водоохлаждающая машина (чиллер), а вместо фреона применяется вода. При наличии бойлера или чиллера с тепловым насосом сплит – система может служить и для отопления помещения (здания).

Для ориентировочного выбора производительности кондиционера необходимо рассчитать два значения воздухообмена - по кратности и по количеству работающих, после чего нужно выбрать большее из этих двух значений.
         Расчет воздухообмена по кратности проводится по формуле

L = n * S * H,

где L - требуемая производительность, м³/ч; n - нормируемая кратность воздухообмена (для жилых помещений n = 1, для офисов n = 2,5); S - площадь помещения, м²; H - высота помещения, м.

Воздухообмен помещения по количеству работающих определяется из выражения:

L = N * Lн,

где L - требуемая производительность кондиционера, м³/ч; N - количество людей; Lн - норма расхода воздуха на одного человека (в состоянии покоя - 20 м³/ч; при работе в офисе - 40 м³/ч; при физической нагрузке  - 60 м³/ч).

При низком качестве кондиционеров и несовершенной технологии их обслуживания в рабочих секциях возможно накопление микроорганизмов, в том числе и патогенных. В мировой и отечественной практике известны случаи, когда кондиционеры являлись источником инфекционных заболеваний людей. Поэтому в современных кондиционерах предусмотрена реализация дополнительных операций – очистки, обеззараживания, дезодорации, ароматизации, ионизации воздуха и др.

 

4.4.3. Аэроионизация воздуха

 

 Санитарные нормы, правила и гигиенические нормативы «Гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений»-2010 устанавливают санитарно-гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений и направлены на предотвращение неблагоприятного воздействия на здоровье человека избыточного или недостаточного содержания аэроионов в воздухе.

Источниками аэроионизации воздуха могут быть природные явления (космические и другие излучения, грозы, выпадение осадков, естественный радиоактивный распад элементов и пр.), технологические процессы и оборудование (рентгеновское и ультрафиолетовое излучения, термоэмиссия, фотоэффект, наличие высоких уровней электрического напряжения в технологическом оборудовании и электрических цепях) и специальные устройства (искусственная ионизация), при воздействии которых на воздушную среду происходит образование электрически заряженных частиц (ионов).

Как правило, аэроионы концентрируются вблизи мест их образования, их много в горном, морском воздухе (5000-10000 ионов /см³), в лесах              (1000-5000 ионов /см³), у водоемов, после дождя, снега, грозы. Для сравнения: в воздухе городской квартиры содержится всего 50-100 отрицательных ионов/см³.

Аэроионы повышают умственную и физическую работоспособность, снимают стресс, укрепляют нервную систему, повышают сопротивляемость организма инфекционным заболеваниям.

В биологическом отношении наиболее активны легкие аэроионы, при низком содержании которых отмечается ощущение духоты, головные боли, ослабление внимания, снижение других функциональных показателей организма. Повышенный уровень аэроионизации воздуха оказывает токсическое действие на организм человека и усиливает воздействие на него других вредных факторов.

Аэроионы характеризуются зарядом частиц и их подвижностью.

Санитарные правила регламентируют в воздушной среде помещений производственных и общественных зданий концентрации аэроионов обеих полярностей (r⁺, r^-) и коэффициент униполярности (У) (табл. 4.4).

Таблица 4.4       

Гигиенические нормы содержания и коэффициент униполярности легких аэроионов в воздухе производственных и общественных помещений

Нормируемые показатели уровней аэроионизации	Концентрация аэроионов, ρ  (ион/см3)		Коэффициент униполярности, У
Минимально допустимые	ρ+ ³ 400	ρ- ³600	0,4 £ У<1,0
Максимально допустимые	ρ+ £ 50000	ρ- £ 50000

 

Коэффициент униполярности представляет собой отношение концентрации положительных к концентрации отрицательных аэроионов в кубическом сантиметре воздуха.

Содержание легких аэроионов и коэффициент их униполярности не должны выходить за пределы нормируемых показателей. В зонах дыхания на рабочих местах, где имеются источники электростатических полей (видиодисплейные терминалы или другие виды технических средств автоматизации труда), допускается отсутствие положительных аэроионов.

Технические средства нормализации или коррекции аэроионного режима помещений должны применяться в случаях, если условия пребывания персонала не удовлетворяют вышеуказанным требованиям.

Для нормализации аэроионного состава воздуха в помещениях используют приточно-вытяжную вентиляцию, групповые и индивидуальные ионизаторы воздуха, устройства автоматического регулирования ионного режима воздушной среды. Искусственная аэроионизация воздуха производится специальными ионизаторами, например, люстрами Чижевского, которые могут обеспечить в ограниченном объеме заданную концентрацию ионов определенной полярности.

При текущем санитарном надзоре измерения содержания аэроионов производятся не реже одного раза в год. Для этого используют приборы, принцип действия которых основан на измерении изменения потенциала на электродах стандартизованного конденсатора. В настоящее время промышленностью выпускаются портативные счетчики аэроионов МАС-01, САПФИР ЗК и др. Кроме всего вышеизложенного производственные помещения должны обеспечиваться как естественной, так и механической вентиляцией

 

Контрольные вопросы

1.   Какими основными параметрами характеризуется микроклимат?

2.   Какую опасность для человека представляет инфракрасное излучение/ Меры защиты от него?

3.   Как производится нормирование параметров микроклимата производственных помещений?

4.   Какие мероприятия необходимо осуществлять для обеспечения нормативных параметров микроклимата?

5.   Что такое кондиционирование воздуха, его достоинства и недостатки?

6.  Какие требования предусмотрены в нормативных документах по аэроионизации воздуха?