Государственная
система санитарно-эпидемиологического
нормирования Российской Федерации
Федеральные санитарные правила, нормы и гигиенические
нормативы
2.2.4. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ
Гигиенические
требования к микроклимату
производственных помещений
Санитарные правила и нормы
СанПиН 2.2.4.548-96
Минздрав России
Москва 1997
1 . Разработаны: НИИ медицины труда РАМН (Афанасьева Р.Ф., Репин Г.Н., Михайлова Н.С., Бессонова Н.А., Бурмистрова О.В., Лосик Т.К.); Московский НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана (Устюшин Б.В.); при участии Санкт-Петербургского НИИ гигиены труда и профзаболеваний (Синицина Е.В., Чащин В.П.); Госкомсанэпиднадзор России (Лыткин Б.Г., Кучеренко А.И.).
2 . Утверждены и введены в действие Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 1 октября 1996 г., № 21.
3 . Введены взамен «Санитарных норм микроклимата производственных помещений», утвержденных Минздравом СССР от 31.03.86, № 4088-86.
Закон РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»
«Санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы (далее - санитарные правила) - нормативные акты, устанавливающие критерии безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды его обитания и требования к обеспечению благоприятных условий его жизнедеятельности.
Санитарные правила обязательны для соблюдения всеми государственными органами и общественными объединениями, предприятиями и иными хозяйствующими субъектами, организациями и учреждениями, независимо от их подчиненности и форм собственности, должностными лицами и гражданами» (статья 3).
«Санитарным правонарушением признается посягающее на права граждан и интересы общества противоправное, виновное (умышленное или неосторожное) деяние (действие или бездействие), связанное с несоблюдением санитарного законодательства РСФСР, в том числе действующих санитарных правил ¼
Должностные лица и граждане РСФСР, допустившие санитарное правонарушение, могут быть привлечены к дисциплинарной, административной и уголовной ответственности» (статья 27).
УТВЕРЖДЕНО
Дата введения: с момента утверждения
2.2.4
. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ
Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений
Hygienic requirements to occupational microclimate
Санитарные правила и нормы
СанПиН 2.2.4.548-96
1. Общие положения и область применения
1.1 . Настоящие Санитарные правила и нормы (далее - Санитарные правила) предназначены для предотвращения неблагоприятного воздействия микроклимата рабочих мест, производственных помещений на самочувствие, функциональное состояние, работоспособность и здоровье человека.
1.2 . Настоящие Санитарные правила распространяются на показатели микроклимата на рабочих местах всех видов производственных помещений и являются обязательными для всех предприятий и организаций. Ссылки на обязательность соблюдения требований настоящих санитарных правил должны быть включены в нормативно-технические документы: стандарты, строительные нормы и правила, технические условия и иные нормативные и технические документы, регламентирующие эксплуатационные характеристики производственных объектов, технологического, инженерного и санитарно-технического оборудования, обусловливающих обеспечение гигиенических нормативов микроклимата.
1.3 . В соответствии со статьями 9 и 34 Закона РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» в организациях должен осуществляться производственный контроль за соблюдением требований Санитарных правил и проведением профилактических мероприятий, направленных на предупреждение возникновения заболеваний работающих в производственных помещениях, а также контроль за соблюдением условий труда и отдыха и выполнением мер коллективной и индивидуальной защиты работающих от неблагоприятного воздействия микроклимата.
1.4 . Руководители предприятий, организаций и учреждений вне зависимости от форм собственности и подчиненности в порядке обеспечения производственного контроля обязаны привести рабочие места в соответствие с требованиями к микроклимату, предусмотренными настоящими Санитарными правилами.
1.5 . Государственный санитарно-эпидемиологический надзор и контроль за выполнением настоящих Санитарных правил осуществляется органами и учреждениями Государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации, а ведомственный санитарно-эпидемиологический надзор и контроль - органами и учреждениями санитарно-эпидемиологического профиля соответствующих министерств и ведомств.
1.6 . Государственный санитарно-эпидемиологический надзор за строительством новых и реконструкцией действующих производственных помещений осуществляется на этапах разработки проекта и введения объектов в эксплуатацию с учетом характера технологического процесса и соответствия инженерного и санитарно-технического оборудования требованиям настоящих Санитарных правил и Строительных норм и правил «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
1.7 . Проектная документация на строительство и реконструкцию производственных помещений должна быть согласована с органами и учреждениями Госсанэпидслужбы России.
1.8 . Ввод в эксплуатацию производственных помещений в целях оценки соответствия гигиенических параметров микроклимата требованиям настоящих Санитарных правил должен осуществляться при обязательном участии представителей Государственного санитарно-эпидемиологического надзора Российской Федерации.
2. Нормат ивные ссылки
2.1 . Закон РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».
2.2 . Положение о Государственной санитарно-эпидемиологической службе Российской Федерации и Положение о Государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании, утвержденные Постановлением Правительства Российской Федерации от 5 июня 1994 года, № 625.
2.3 . Руководство «Общие требования к построению, изложению и оформлению санитарно-гигиенических и эпидемиологических нормативных и методических документов» от 9 февраля 1994 года Р 1.1.004-94 .
3. Термины и опре деления
3.1 . Производственные помещения - замкнутые пространства в специально предназначенных зданиях и сооружениях, в которых постоянно (по сменам) или периодически (в течение рабочего дня) осуществляется трудовая деятельность людей.
3.2 . Рабочее место - участок помещения, на котором в течение рабочей смены или части ее осуществляется трудовая деятельность. Рабочим местом может являться несколько участков производственного помещения. Если эти участки расположены по всему помещению, то рабочим местом считается вся площадь помещения.
3.3 . Холодный период года - период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной +10 °С и ниже.
3.4 . Теплый период года - период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10 °С.
3. 5 . Среднесуточная температура наружного воздуха - средняя величина температуры наружного воздуха, измеренная в определенные часы суток через одинаковые интервалы времени. Она принимается по данным метеорологической службы.
3.6 . Разграничение работ по категориям осуществляется на основе интенсивности общих энергозатрат организма в ккал/ч (Вт). Характеристика отдельных категорий работ (I а, Iб, II а, II б, III ) представлена в приложении .
3.7 среды (ТНС ) - сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата (температура, влажность, скорость движения воздуха, тепловое облучение), выраженное одночисловым показателем в °С.
4. Общие требования и показатели микроклимата
4.1 . Санитарные правила устанавливают гигиенические требования к показателям микроклимата рабочих мест производственных помещений с учетом интенсивности энергозатрат работающих, времени выполнения работы, периодов года и содержат требования к методам измерения и контроля микроклиматических условий.
4.2 . Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.
4.3 . Показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:
· температура воздуха;
· температура поверхностей*;
· относительная влажность воздуха;
· скорость движения воздуха;
· интенсивность теплового облучения.
* Учитывается температура поверхностей ограждающих конструкций (стены, потолок, пол), устройств (экраны и т.п.), а также технологического оборудования или ограждающих его устройств.
5. Опт имальные условия микроклимата
5.1 . Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.
5.2 . Оптимальные величины показателей микроклимата необходимо соблюдать на рабочих местах производственных помещений, на которых выполняются работы операторского типа, связанные с нервно-эмоциональным напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и др.). Перечень других рабочих мест и видов работ, при которых должны обеспечиваться оптимальные величины микроклимата определяются Санитарными правилами по отдельным отраслям промышленности и другими документами, согласованными с органами Государственного санитарно-эпидемиологического надзора в установленном порядке.
5.3 . Оптимальные параметры микроклимата на рабочих местах должны соответствовать величинам, приведенным в табл. , применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый периоды года.
5.4 . Перепады температуры воздуха по высоте и по горизонтали, а также изменения температуры воздуха в течение смены при обеспечении оптимальных величин микроклимата на рабочих местах не должны превышать 2 °С и выходить за пределы величин, указанных в табл. для отдельных категорий работ.
Таблица 1
Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений
|
Температура воздуха, ° С |
Температура поверхностей, ° С |
Относительная влажность воздуха, % |
Скорость движения воздуха, м/с |
||||||||
|
Холодный |
|||||||||||
|
Iб (140 - 174) |
|||||||||||
|
IIа (175 - 232) |
|||||||||||
|
IIб (233 - 290) |
|||||||||||
|
III (более 290) |
|||||||||||
|
Iб (140 - 174) |
|||||||||||
|
IIа (175 - 232) |
|||||||||||
|
IIб (233 - 290) |
|||||||||||
|
III (более 290) |
Температура воздуха, ° С |
Температура поверхностей, ° С |
Относительная влажность воздуха, % |
Скорость движения воздуха, м/с |
|||||||
|
диапазон ниже оптимальных величин |
диапазон выше оптимальных величин |
для диапазона температур воздуха ниже оптимальных величин, не более |
для диапазона температур воздуха выше оптимальных величин, не более** |
||||||||
|
Холодный |
20,0 - 21, 9 |
0, 1 |
|||||||||
|
Iб (140 - 174) |
23,1 - 24, 0 |
||||||||||
|
IIа (175 - 232) |
|||||||||||
|
IIб (233 - 290) |
15,0 - 16, 9 |
||||||||||
|
III (более 290) |
0, 4 |
||||||||||
|
21, 0 - 22,9 |
25, 1 - 28,0 |
||||||||||
|
Iб (140 - 174) |
|||||||||||
|
IIа (175 - 232) |
18,0 - 19, 9 |
22,1 - 27, 0 |
|||||||||
|
IIб (233 - 290) |
|||||||||||
|
III (более 290) |
|||||||||||
*При температурах воздуха 25 ° С и выше максимальные величины относительной влажности воздуха должны приниматься в соответствии с требованиями п . .
** При температурах воздуха 26 - 28 ° С скорость движения воздуха в теплый период года должна приниматься в соответствии с требованиями п . .
6.4 . При обеспечении допустимых величин микроклимата на рабочих местах:
· перепад температуры воздуха по высоте должен быть не более 3 ° С ;
· перепад температуры воздуха по горизонтали , а также ее изменения в течение смены не должны превышать:
При этом абсолютные значения температуры воздуха не должны выходить за пределы величин, указанных в табл. для отдельных категорий работ.
Количество участков измерения
От 100 до 400
Количество участков определяется расстоянием между ними, которое не должно превышать 10 м.
Диапазон измерения
Предельное отклонение
Температура воздуха по сухому термометру, °С
от -30 до 50
± 0, 2
Температура воздуха по смоченному термометру, ° С
± 0,2
Температура поверхности, ° С
± 0,5
Относительная влажность воздуха, %
± 5,0
Скорость движения воздуха, м/с
± 0, 05
± 0,1
Интенсивность теплового облучения, Вт/м 2
от 10 до 350
± 5,0
± 50,0
7.14 . По результатам исследования необходимо составить протокол, в котором должны быть отражены общие сведения о производственном объекте, размещении технологического и санитарно-технического оборудования, источниках тепловыделения, охлаждения и влаговыделения, приведены схема размещения участков измерения параметров микроклимата и другие данные.
7.15 . В заключении протокола должна быть дана оценка результатов выполненных измерений на соответствие нормативным требованиям.
Приложение 1
(справочное)
Характеристика отдельных категорий работ
1 . Категории работ разграничиваются на основе интенсивности энергозатрат организма в ккал/ч (Вт).
2 . К категории I а относятся работы с интенсивностью энергозатрат до 120 ккал/ч (до 139 Вт), производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.).
3 . К категории I б относятся работы с интенсивностью энергозатрат 121 - 150 ккал/ч (140 - 174 Вт), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т.п.).
4 . К категории II а относятся работы с интенсивностью энергозатрат 151 - 200 ккал/ч (175 - 232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.).
5 . К категории II б относятся работы с интенсивностью энергозатрат 201 - 250 ккал/ч (233 - 290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).
6 . К категории III относятся работы с интенсивностью энергозатрат более 250 ккал/ч (более 290 Вт), связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).
Определение индекса тепловой нагрузки среды (ТНС-индекса)
1 . Индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс) является эмпирическим показателем, характеризующим сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата (температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения).
2 . ТНС-индекс определяется на основе величин температуры смоченного термометра аспирационного психрометра (t вл ) и температуры внутри зачерненного шара (t ш ).
3 . Температура внутри зачерненного шара измеряется термометром, резервуар которого помещен в центр зачерненного полого шара; t ш отражает влияние температуры воздуха, температуры поверхностей и скорости движения воздуха. Зачерненный шар должен иметь диаметр 90 мм, минимально возможную толщину и коэффициент поглощения 0,95. Точность измерения температуры внутри шара ± 0,5 °С.
4 . ТНС-индекс рассчитывается по уравнению:
5 . ТНС-индекс рекомендуется использовать для интегральной оценки тепловой нагрузки среды на рабочих местах, на которых скорость движения воздуха не превышает 0,6 м/с, а интенсивность теплового облучения - 1200 Вт/м 2 .
6 . Метод измерения и контроля ТНС-индекса аналогичен методу измерения и контроля температуры воздуха (п.п. - настоящих Санитарных правил).
7 . Значения ТНС-индекса не должны выходить за пределы величин, рекомендуемых в табл. .
|
Величины интегрального показателя, ° С |
|
|
Iб (140 - 174) |
|
|
IIа (175 - 232) |
|
|
IIб (233 - 290) |
19,5 - 23, 9 |
|
III (более 290) |
18,0 - 21, 8 |
Время работы при темпера т уре воздуха на рабочем месте выше или ниже допустимых величин
1 . В целях 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 величинами, указанными в табл. и табл. настоящего приложения. При этом среднесменная температура воздуха, при которой работающие находятся в течение рабочей смены на рабочих местах и местах отдыха, не должна выходить за пределы допустимых величин температуры воздуха для соответствующих категорий работ, указанных в табл. 1
5, 5
Среднесменная температура воздуха (t в ) рассчитывается по формуле:
где
t в1 , t в2 , … t в n - температура воздуха (°С) на соответствующих участках рабочего места;
τ 1 , τ 2 , …, τ n - время (ч) выполнения работы на соответствующих участках рабочего места;
8 - продолжительность рабочей смены (ч).
Остальные показатели микроклимата (относительная влажность воздуха, скорость движения воздуха, температура поверхностей, интенсивность теплового облучения) на рабочих местах должны быть в пределах допустимых величин настоящих Санитарных правил.
Библиографические данные
1 . Руководство Р 2.2.4/2.1.8. Гигиеническая оценка и контроль физических факторов производственной и окружающей среды (в стадии утверждения).
2 СНиП 2.01.01 . «Строительная климатология и геофизика».
3 . Методические рекомендации «Оценка теплового состояния человека с целью обоснования гигиенических требований к микроклимату рабочих мест и мерам профилактики охлаждения и перегревания» № 5168-90 от 05.03.90. В сб.: Гигиенические основы профилактики неблагоприятного воздействия производственного микроклимата на организм человека. В. 43, М. 1991, с. 192 - 211.
4 . Руководство P 2.2.013-94. Гигиена труда. Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса. Госкомсанэпиднадзор России, М., 1994, 42 с.
5 . ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».
6 . Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
Санкт-Петербургский государственный университет
Факультет психологии
Оценка условий труда
по параметрам микроклимата
Методические указания
_______________________________________________________
Целью проведения практического занятия является изучение основных нормативных требований к параметрам микроклимата на рабочих местах, направленных на предотвращение нарушения теплообмена организма человека с окружающей средой. Наряду с этим ставится задача отработки практических навыков по оценке соответствия фактических условий труда нормативным требованиям, предъявляемым к параметрам микроклимата, а также ознакомление с основными методическими приемами нормализации параметров микроклимата.
Предусматривается изучение следующих вопросов:
1. Параметры микроклимата, влияющие на теплообмен организма человека с окружающей средой, и потенциальная опасность нарушения теплообмена.
2. Перечень основных факторов, определяющих нормативные значения параметров микроклимата в производственных помещениях.
3. Оптимальные и допустимые значения параметров микроклимата.
3.1. Классификация работы по уровню энергозатрат.
3.2. Классификация периодов года при нормировании параметров микроклимата.
4. Дополнительные показатели оптимальных и допустимых значений параметров микроклимата в производственных помещениях.
4.1. Перепад температуры и скорости воздуха в вертикальной плоскости.
4.2. Перепад температуры в горизонтальной плоскости.
4.3. Интервал нижних и верхних нормируемых значений влажности воздуха при его температуре 25–28 °C.
4.4. Работа при температуре воздуха ниже и выше допустимых нормируемых значений.
4.4.1. Допустимые нормы параметров микроклимата в помещениях, расположенных в районах жаркого климата.
4.4.2. Режим труда и отдыха в помещениях при температуре воздуха ниже и выше допустимых нормируемых значений.
4.4.3. Работа в не отапливаемых помещениях и за их пределами в холодный период года.
4.5. Параметры микроклимата при воздействии на работников интенсивного инфракрасного излучения.
4.6. Оценка параметров микроклимата в помещениях, расположенных в местностях с жарким климатом.
5. Метеорологические условия в помещениях общественных и вспомогательных зданий.
6. Оценка расхода и характеристик воздуха, подаваемого в помещения для проветривания, на соответствие нормативным требованиям.
1. Значимым фактором сохранения работоспособности и здоровья человека в процессе труда является создание условий, при которых обеспечивается необходимый теплообмен организма с окружающей средой, т. е. требуемый баланс количества выделяемой организмом теплоты и интенсивности ее отдачи в окружающую среду. Нарушение этого баланса может привести к перегреву или переохлаждению, следствием которых является развитие различного рода заболеваний. Характерными признаками перегрева являются расстройство деятельности центральной нервной системы, нарушение координации движений, психические расстройства, «тепловой удар», «судорожная болезнь» и др. При переохлаждении возможными последствиями могут быть нарушение тактильной чувствительности, снижение защитных свойств организма, развитие простудных и инфекционных заболеваний, радикулит, «ознобление» и др.
2. Нормальное тепловое состояние человека обеспечивается регулированием процесса теплообмена его организма с окружающей средой. Достигается это за счет поддержания определенных значений параметров микроклимата на рабочих местах - температуры, влажности и скорости воздуха, температуры окружающих поверхностей. Выбор указанных параметров для регулирования интенсивности теплообмена можно пояснить следующим. Отвод выделяемой организмом теплоты в окружающую среду осуществляется излучением, испарением и конвекцией. Направленность и интенсивность этих процессов зависят от значений параметров микроклимата окружающей среды. Так, интенсивность теплопередачи излучением определяется величиной разности температур тела человека и окружающей среды (в том числе оборудования, стен, потолка, пола, сырья и материалов, отопительных приборов). Теплообмен конвекцией зависит в основном от скорости и температуры воздуха окружающей среды, а теплоотдача за счет испарения преимущественно определяется значениями относительной влажности и скорости воздуха.
3. Гигиеническими нормами установлены оптимальные и допустимые уровни каждого из всего комплекса параметров микроклимата (температура, влажность, скорость движения воздуха и температура окружающих поверхностей), значения которых должны обеспечиваться одновременно (табл.1, 2).
Таблица 1
Оптимальные нормы параметров микроклимата в рабочей зоне производственных помещений
Температура воздуха, °C | Относи-тельная влаж- ность воздуха, % | Скорость движения воздуха не более, | Темпера-тура поверх-ностей, |
||
Холод-ный |
IIа (175–232) IIб (233–290) III (более 290) | ||||
|
IIа (175–232) IIб (233–290) III (более 290) |
Примечание. Нормируемое большее значение относительной влажности соответствует меньшему значению нормируемой температуры воздуха.
Таблица 2
Допустимые величины параметров микроклимата
в производственных помещениях
|
(по уровню энергоза-трат, Вт) | Диапазон температур воздуха, °C | Темпе-ратура поверхности, | Относи-тельная влаж-ность, | Скорость движения воздуха (м/с) для диапазона температур воздуха |
||
ниже оптимальных | выше оптимальных | ниже опти | выше опти |
|||
Холодный период года |
||||||
IIа (175–232) | ||||||
IIб (233–290) | ||||||
III (более 290) | ||||||
Теплый период года |
||||||
IIа (175–232) | ||||||
IIб (233–290) | ||||||
III (более 290) |
Примечание. Более высокое значение скорости движения воздуха соответствует более высоким из нормируемых значений температуры воздуха и наименьшему значению влажности.
Оптимальные параметры микроклимата соответствуют условиям «теплового комфорта» человека. Это такое сочетание параметров микроклимата, которое обеспечивает нормальный уровень физиологических функций, в том числе и функционирование системы терморегуляции организма, и создает предпосылки для высокого уровня работоспособности. Оптимальные величины параметров микроклимата обеспечиваются на рабочих местах производственных помещений, где выполняются работы , связанные с нервно- эмоциональным и интеллектуальным напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, на рабочих местах пользователей персональной электронно-вычислительной техникой и др.). На других рабочих местах оптимальные параметры микроклимата создаются в соответствии с отраслевыми перечнями, согласованными с органами Роспотребнадзора РФ, или по решению работодателя.
Допустимые параметры микроклимата при сочетанном воздействии в течение рабочей смены могут вызывать изменения теплового состояния организма, сопровождающиеся дискомфортными ощущениями и временным снижением работоспособности. Однако при 8-часовой рабочей смене в течение всего трудового стажа в этих условиях нарушений состояния здоровья не происходит.
Допустимые параметры микроклимата на большинстве рабочих мест создаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины.
Оптимальные и допустимые значения параметров микроклимата при выполнении трудовых операций установлены с учетом среднесменного уровня энергозатрат и периода года.
3.1. Количество выделяемой человеком теплоты не является постоянным и зависит в основном от характера выполняемых работ. По уровню энергозатрат работы классифицированы на категории: легкая (категории Iа, Iб), средней тяжести (категории IIa, IIб) и тяжелая (категория III).
К категории Iа относятся работы с энергозатратами не более 139 Вт, производимые сидя и не требующие систематического физического напряжения (управленческий, творческий труд и т. п.). К категории Iб относятся работы с энергозатратами 140–174 Вт, производимые стоя, сидя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (экспериментальные научно-исследовательские работы , деятельность руководителей подразделений, контролеров, лаборантов и т. п.). При работах категории IIа энергозатраты составляют 172–232 Вт. Это работы, связанные с постоянной ходьбой, работы по перемещение небольших изделий или предметов (масса до 1 кг), выполняемые стоя или сидя (ряд работ, связанных с экспедиционными и полевыми исследованиями, ремонт, монтаж и наладка исследовательского и технологического оборудования и т. п.).
При работах категории IIб энергозатраты составляют 233–290 Вт. К такой категории относятся работы, связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей (большинство полевых исследовательских работ геологического, биологического и географического профиля). К тяжелым физическим работам (категория III) относятся работы, связанные с систематическим физическим напряжением (энергозатраты более 290 Вт). К ним, в частности, можно отнести работы с постоянным перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей (буровые работы, монтаж громоздких экспериментальных установок и др.).
3.2. Кроме категории выполняемых работ при нормировании параметров микроклимата учитывается период года. По классификации гигиенических нормативов предусмотрено два периода года: теплый и холодный. Для производственных помещений при среднесуточной температуре наружного воздуха выше +10 °C период года оценивается как теплый, а при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже или равной +10 °C - как холодный. Для общественных зданий в соответствии с положениями ГОСТ принят аналогичный подход для градации периодов года, но границей, но разделяющей холодный и теплый периоды года является температура +8 °C.
Наряду с основными характеристиками микроклимата нормируется ряд дополнительных показателей:
Перепад температуры и скорости воздуха по высоте и в горизонтальной плоскости;
Пределы значений относительной влажности и скорости воздуха при его температуре 25–28 °C;
Температуры воздуха ниже и выше допустимых значений при работе в помещениях и за их пределами.
Кроме того, регламентируется предельная температура воздуха при инфракрасном облучении, допустимый интервал значений тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс), предел интенсивности инфракрасного облучения и др.
4.1. Тепловое состояние человека в значительной степени определяется равномерностью теплообмена с окружающей средой различных участков поверхности тела человека. В частности, большие перепады значений параметров микроклимата по вертикали и горизонтали нарушают равномерность теплообмена. Как правило, это сопровождается локальным охлаждением или перегревом различных участков тела. Так, при большом перепаде температур по вертикали у человека усиливается ощущение теплового дискомфорта, происходит охлаждение конечностей и рефлекторное охлаждение всего организма, развиваются простудные заболевания. В связи с этим нормативами установлен допустимый перепад температуры по высоте рабочего места (2 м), который не должен превышать 3 °C.
Аналогичным образом реагирует организм человека на изменение подвижности воздуха. Наибольшей чувствительностью к воздействию скорости воздуха обладают задняя поверхность шеи, затылок и лодыжки. Локальное охлаждение или перегрев этих участков тела могут произойти, если на различной высоте рабочего места изменение скорости воздуха превышает диапазон допустимых нормируемых значений (графы 6, 7 табл. 2). При этом максимально допустимым принято значение скорости воздуха 0,5 м/с.
4.2. В большинстве случаев выполнение трудовых операций связано с необходимостью перемещения работника в горизонтальной плоскости рабочей зоны. С целью исключения больших контрастов температуры воздуха величина перепада температур воздуха в различных точках и во времени (Δt ) не должна превышать следующих значений: при легкой категории работ (Iа и Iб) Δt ≤ 4 °C, при средней категории работ (IIа и IIб) Δt ≤ 5 °C и при тяжелой категории работ (III) Δt ≤ 6 °C для любых периодов года. При этом значение температуры в каждой точке горизонтальной плоскости рабочего места не должно превышать нормативную величину.
4.3. При высокой температуре окружающей среды затруднена теплоотдача излучением, и отдачу теплоты организм человека осуществляет в основном за счет процессов испарения и конвекции. По этой причине, особенно в условиях допустимых параметров микроклимата, для нормализации теплообмена необходимо осуществлять регулирование влажности и скорости воздуха. Однако диапазон возможных значений этих параметров имеет предел из-за специфики реакции организма человека на их значительное изменение.
В частности, необходимость ограничения уровня влажности воздуха вызвана тем, что в условиях интенсивной теплоотдачи испарением при относительной влажности воздуха менее 15 % возникает опасность заболеваний, вызванных значительной потерей влаги организмом, а также заболеваний органов дыхания. При относительной влажности воздуха, превышающей 75 %, резко снижается интенсивность отдачи теплоты испарением влаги и при высокой температуре окружающей среды теплоотдача осуществляется только за счет конвективной составляющей теплообмена, т. е. возникает необходимость увеличения скорости воздуха. В то же время, как уже отмечалось, чрезмерное повышение скорости воздуха вызывает у человека субъективные ощущения дискомфорта и болезненные реакции, например, в виде простудных заболеваний.
Относительная влажность воздуха в интервале 40–60 % позволяет исключить осушение слизистой оболочки дыхательных путей человека и загрязнение воздуха бактериями и пылью. Этот диапазон относительной влажности при нормировании принят в качестве оптимальных параметров микроклимата. Предельно допустимые значения относительной влажности воздуха ограничены диапазоном 15–75 %.
При температуре воздуха 25–28 °C нормы ограничивают максимально-допустимое значение влажности воздуха. При этом чем выше температура воздуха, тем меньшую влажность воздуха следует обеспечивать на рабочем месте (табл. 3, графа 3 ). Одновременно с ограничением влажности воздуха при работе в условиях, характеризуемых температурой воздуха 26–28 °C, с целью интенсификации отвода теплоты от организма человека за счет конвективной составляющей повышают скорость воздуха. Нормируемый интервал скорости воздуха в этих условиях тем выше, чем больше уровень энергозатрат при выполнении работ (табл. 3, графы 4 –7 ).
Состояние воздушной среды производственных помещений характеризуется степенью чистоты воздуха и метеорологическими условиями – микроклиматом производственных помещений.
Микроклимат производственных помещений – м етеорологические условия внутренней среды этих помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения.
Длительное воздействие на человека неблагоприятных метеорологических условий резко ухудшает его самочувствие, снижает производительность труда и часто приводит к различным заболеваниям.
Требования к параметрам производственного микроклимата установлены ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно- гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» и СанПиН 2.2.4 548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».
Гигиенические требования к показателям микроклимата рабочих мест производственных помещений устанавливается с учетом интенсивности энергозатрат работающих, времени выполнения работы, периода года.
Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового баланса человека.
Для оценки акклиматизации организма человека в разное время года введены понятия холодного и теплого периодов года.
Холодный период года – период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной + 10 град С и ниже.
Теплый период года – период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше + 10 град С.
При учете интенсивности труда все виды работ, исходя из общих энергозатрат, делятся на 3 категории: легкие, средней тяжести и тяжелые.
Средней тяжести физические работы (категория II) – виды деятельности с расходом энергии в пределах 151-250 ккал/ч (175-290 Вт).
К категории Iб относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (работы, связанные с обслуживанием оборудования связи).
К категории IIа относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (работы в механосборочных цехах, прядильно-ткацком производстве).
К категории IIб относятся работы, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (работа в кузнечных цехах, термических, сварочных цехах).
К категории III относятся работы, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд работ в кузнечных и литейных цехах).
На рабочих местах должны быть обеспечены оптимальные или допустимые условия микроклимата.
Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.
Оптимальные микроклиматические условия необходимо соблюдать на рабочих местах производственных помещений, на которых выполняются работы операторского типа, связанные с нервно-эмоциональным напряжением.
Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, не могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности.
Допустимые микроклиматические условия устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины показателей микроклимата.
|
Период года |
Температура воздуха, град С |
Относительная влажность воздуха, % |
Скорость движения воздуха, м/с |
||||
|
Оптималь-ные условия |
Допусти-мые условия |
Оптималь-ные условия |
Допусти-мые условия |
Оптималь-ные условия |
Допусти-мые условия |
||
|
Холодный | |||||||
При обеспечении оптимальных и допустимых показателей микроклимата в холодный период года следует применять средства защиты рабочих мест от радиационного охлаждения от стекол оконных проемов, в теплый период года – от попадания прямых солнечных лучей.
Нагревающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата (температура воздуха, относительная влажность, скорость движения воздуха и тепловое излучение), при котором имеет место нарушение теплообмена человека с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины.
Для оценки нагревающего микроклимата используется интегральный показатель – тепловая нагрузка среды (ТНС – индекс).
ТНС – индекс интегральный показатель, выраженный в градусах, отражающий сочетанное влияние температуры воздуха, скорости его движения, влажности и теплового облучения на теплообмен человека с окружающей средой.
ТНС – индекс измеряется приборами типа болометры, электротермометры.
Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место изменение теплообмена организма, приводящее к дефициту тепла в организме.
Класс условий тепла при работе в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом определяется по нижнему значению температуры производственных помещений.
В производственных помещениях, в которых допустимые условия параметры микроклимата невозможно установить из-за технологических требований к производственному процессу или экономически обоснованной нецелесообразности, условия микроклимата следует рассматривать как вредные и опасные. В целях профилактики неблагоприятного воздействия микроклимата должна быть обеспечена защита работающих от возможного перегревания и охлаждения:
Системы местного кондиционирования воздуха;
Воздушное душирование;
Помещение для отдыха и обогревания;
Спецодежда и другие СИЗ;
Регламентация времени работы, в частности перерывы в работе, сокращение рабочего дня, увеличение продолжительности отпуска, уменьшение стажа работы.
Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры микроклимата – системами вентиляции и отопления.
К категории Iб относятся работы, выполняемые сидя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях связи, контролеры, мастера).
К категориям IIа относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие незначительного физического напряжения (ряд профессий в прядильно-ткацком производстве, механосборочных цехах).
К категории IIб относятся работы, связанные с ходьбой и перемещением грузов массой до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий машиностроения, металлургии).
К категории III относятся работы, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (более 10 кг) тяжести и требующие значительных физических усилий (ряд профессий с выполнением ручных операций металлургических, машиностроительных, горнодобывающих предприятий).
Чем выше категория выполняемой работы, тем больше нагрузка на опорно-двигательную , дыхательную и сердечно-сосудистую системы . Так частота сердечных сокращений, которая в состоянии покоя составляет 65 - 70 сокращений в минуту, при выполнении тяжелых работ может возрасти до 150 - 170. Легочная вентиляция так же, как и частота сердечных сокращений повышается пропорционально увеличению интенсивности выполняемой работы. Вентиляция легких, которая составляет 6 - 8 литров воздуха в минуту в состоянии покоя, во время тяжелой физической работы может достигать - 100 и более литров в минуту. Во время интенсивной работы происходят изменения и некоторых других функций организма.
Умственная деятельность человека определяется в основном участием в трудовом процессе центральной нервной системы и органов чувств. При умственной работе уменьшается частота сердечных сокращений, повышается кровяное давление, ослабляются обменные процессы, уменьшается обеспечение кровью конечностей и брюшной полости, в то же время увеличивается поступление крови в мозг (в 8 - 10 раз по сравнению с состоянием покоя). Умственная деятельность очень тесно связана с работой органов чувств, в первую очередь органов зрения и слуха. По сравнению с физической деятельностью в отдельных видах умственной деятельности (работа конструкторов, операторов ЭВМ, учащихся и учителей) напряженность органов чувств увеличивается в 5 - 10 раз. Это предопределяет более жесткие требования к нормированию уровней шума, вибрации, освещенности именно при умственной деятельности.
Невзирая на существенные отличия, разделения трудовой деятельности на физическую и умственную достаточно условно. С развитием науки и техники, автоматизации и механизации трудовых процессов, граница между ними все больше сглаживается.
При интенсивной, продолжительной или монотонной работе может наступить утомление, для которого характерным является снижение работоспособности. Под утомлением понимают совокупность временных изменений в физиологическом и психическом состоянии человека, развивающихся в результате напряженной и продолжительной деятельности и ведущих к ухудшению ее количественных и качественных показателей, сопровождающиеся чувством усталости. Утомление является защитной реакцией, которая направлена против истощения функционального потенциала организма человека. После отдыха утомление исчезает, а работоспособность восстанавливается. Утомление может возникнуть как при интенсивной физической, так и при умственной деятельности, хотя при последней оно менее заметно.
Важно, чтобы утомление, накапливаясь, не перешло в переутомление, поскольку при последнем возможны патологические изменения в организме человека и развитие заболеваний нервной системы.
Г.В. Федорович, А.Л. Петрухин
Расчет теплового состояния организма и определение комфортных микроклиматических условий труда.
Провести расчеты теплового состояния организма и определить параметры комфортных микроклиматических условий Вы можете воспользовавшись калькулятором "НТМ-Термо" , который находится в открытом доступе на нашем сайте.
Ваши комментарии, отзывы и мнения о работе калькулятора можете оставлять на нашем форуме в разделе .
Принципы работы калькулятора "НТМ-Термо" подробно раскрываются в нижеприведенном руководстве.
1.1. Назначение калькулятора: - контроль состояния условий труда работника на соответствие действующим санитарным правилам и нормам, гигиеническим - установление приоритетности проведения профилактических мероприятий и оценка их эффективности; - составления санитарно-гигиенической характеристики условий труда работника; - анализа связи изменений состояния здоровья работника с условиями его труда (при проведении периодических медицинских осмотров, специального обследования для уточнения диагноза); - расследования случаев профессиональных заболеваний, отравлений и иных нарушений здоровья, связанных с работой.
1.2. Калькулятор может быть использован: - органами и учреждениями Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека при осуществлении контроля за выполнением санитарных правил и норм, гигиенических нормативов на рабочих местах и проведении социально-гигиенического мониторинга; - организациями, аккредитованными на проведение работ по оценке условий труда; - центрами профпатологии и медицины труда, поликлиниками и другими лечебно-профилактическими учреждениями, проводящими медицинское обслуживание работников; - работодателями и работниками для информации об условиях труда на рабочих местах; - органами социального и медицинского страхования.
2.1. Аксиоматика. Ниже формулируются основные принципы гигиенической оценки параметров микроклимата и их связь с критериями теплового состояния человека . Вклад процессов в организме и в окружающей среде в теплообмен на границе между ними может быть описан только в тех терминах, которые присущи самим процессам теплообмена - температуры среды и поверхности кожи, скорость испарения влаги с поверхности и т.п. Не следует использовать иные параметры, кроме тех, которые могут быть выражены через рутинные термодинамические переменные. Реакция организма может быть ответом только на ту информацию, которую он получает от своих рецепторов температуры и только из тех мест(с поверхности кожи), где эти рецепторы имеются. Сами по себе определения потоков тепла и условия теплового баланса не содержит оценок параметров микроклимата. Категории оценки вносятся в процедуру анализа дополнительно к балансовым соображениям. Следует учитывать, что приспособительные механизмы организма весьма эффективны и достаточно долго могут поддерживать тепловой баланс в широком диапазоне изменений внешних условий. Ощущения комфорта или дискомфорта возникают в результате меньшего или большего напряжения этих механизмов. Количественные оценки степени напряженности приспособительных механизмов могут основываться лишь на тех параметрах и описываться в тех терминах, которые описывают сами процессы теплообмена. Таким образом, значение балансных соотношений для вырабатываемого и теряемого организмом тепла состоит в том, что только параметры, входящие в эти соотношения могут использоваться для сопоставления с субъективными оценками микроклимата.
2.2. Энергозатраты: выделение и потери энергии.Активность человека характеризуется несколькими видами выделяемой мощности , :
- Скорость выделения суммарного метаболического тепла W пол - полное энерговыделение за счет всех источников - химических процессов и мышечной деятельности.
- Скорость выделения метаболического тепла основного (фонового) обмена веществ в организме W o (≈ 90 Вт у взрослого человека).
- Скорость выделения дополнительного тепла, связанного с производимой работой W доп . Очевидно, что W доп = W пол - W o
- Механическая мощность, развиваемая мышцами W мех . Последние две величины связаны между собой коэффициентом полезного действия мышц h = W мех / W доп . Несмотря на некоторую условность введения этого коэффициента (он меняется от человека к человеку, зависит от вида механической работы, общего состояния организма и пр.), его целесообразно использовать в расчетах, при этом можно считать его равным ≈ 0,2 . Оценку тепла W теп , выделяемого при определенном уровне мышечной активности, можно получить из вполне очевидных соотношений
Wтеп = Wo+ Wдоп-Wмех = Wo+(1-h)* Wдоп. (1)
Именно эта величина входит в уравнения теплового баланса, в то время как в нормативных документах для характеристики категории работ по уровню энергозатрат (см.ниже п.2.3) используется величина W пол .
- К категории Iа относятся работы с интенсивностью энергозатрат до 139 Вт, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т. п.).
- К категории Iб относятся работы с интенсивностью энергозатрат140-174 Вт, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т. п.).
- К категории IIа относятся работы с интенсивностью энергозатрат 175-232 Вт, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т. п.).
- К категории IIб относятся работы с интенсивностью энергозатрат 233-290 Вт, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т. п.).
- К категории III относятся работы с интенсивностью энергозатрат более 290 Вт, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).
Организм может регулировать (в определенных пределах) интенсивность теплопотерь по различным каналам и «включать» их в различных комбинациях, в зависимости от ситуации: интенсивности работы, параметров внешней среды, степени теплоизолированности тела и пр. (подробнее см. ).
Легочный теплообмен. Подробно физиология дыхания описана во многих работах (см.напр.). Тепло- и влагообмен при дыхании, это сложный процесс в котором вдыхаемый воздух увлажняется и согревается (или охлаждается) в верхних дыхательных путях, а выдыхаемый - осушается и охлаждается (или нагревается). Процесс почти циклический. Теплопотери при дыхании обусловлены отступлениями от цикличности - парциальное давление водяного пара в выдыхаемом воздухе больше, чем во вдыхаемом, на это тратится скрытая теплота парообразования.При расчетах следует использовать множественную линейную регрессионную зависимость скорости потери влаги при дыхании от метеопараметров (температуры воздуха и его влажности), а также от физиологических характеристик организма (частоты дыхания, величины дыхательного объема), полученную в работе . Пересчет к параметрам, непосредственно входящим в балансные уравнения проведен в книге . Зависимость теплопотерь при дыхании Wлег от интенсивности мышечной деятельности и параметров воздуха - температуры ta и абсолютной влажности aa определяется формулой:
Wлег = Wp*γ(ω)* (2)
Здесь индексом р отмечены характерные для легочного теплообмена величины, определяющие теплопотери: Wp = 31 Вт, tp= 164 °С,ap = 56 г/м 3 , γp =12 . Через ω обозначена доля дополнительного энерговыделения, обусловленного мышечной активностью: ω = Wдоп/Wo , а функция γ(ω) = 1 + ω*(0,5 + ω) интерполирует увеличение скорости легочной вентиляции с ростом мышечной активности. Величину Wлег следует вычесть из тепловой мощности Wтеп при расчетах потерь тепла с поверхности тела. За счет теплообмена на границе кожа - внутренняя поверхность одежды должна отводиться мощность Wпол - Wлег. Пересчитывая мощность на единицу поверхности тела, получим плотность теплового потока
Jко = (Wтеп - Wлег)/S (3)
Здесь S ≈ 2 м 2 - площадь поверхности тела взрослого человека. Поток c плотностью Jко должен обеспечиваться за счет кондуктивного теплообмена кожа-одежда. Кондуктивный теплообмен кожа-одежда. Поток Jко тепла через одежду определяется разностью температур кожи tк и поверхностью одежды tп и термосопротивлением одежды Iclo:
Jко= (tк - tп) / Iclo (4)
В гигиенических исследованиях величину термосопротивления одежды принято выражать в безразмерных единицах Clo. Связь величин Iclo и Clo задается соотношением
Iclo = ι*Clo (5)
Где ι = 0,155 °С*м 2 / Вт - коэффициент пересчета условных единиц Clo в реальное термосопротивление одежды. Теплопотери с поверхности одежды. На поверхности одежды действуют кондуктивный и радиационный каналы теплообмена. Кондуктивный теплообмен с окружающей средой, пропорционален разности температур поверхности одежды и воздуха:
Jконд= hс* (tп - tа) (6)
Здесь величина hс - коэффициент теплоотдачи с поверхности одежды. Он зависит от скорости Va движения воздуха вблизи поверхности одежды. Эту величину можно определять по формуле :
hc = max{2,38*| tc - ta | 0,25 ; 12,1*Va 0,5 } (7)
Здесь величина скорости воздуха Va подставляется в единицах м/с. Другой канал теплообмена на поверхности одежды - теплообмен за счет излучения и поглощения лучистой энергии. Если плотность падающего на поверхность потока лучистой энергии представить в виде σ*Трад 4 (здесь ω = 5,67*10 -8 Вт*м -2 К -4 - постоянная Стефана-Больцмана, Трад - радиационная температура (по шкале Кельвина) падающего излучения), то поток тепла с поверхности одежды будет иметь вид
Jрад= εпо* σ*(Тп 4 - Трад 4) (8)
Здесь величина εпо - степень нечерноты поверхности одежды (для теплового излучения). Теплопотери, обусловленные испарением пота. Скорость испарения с единицы поверхности пропорциональна отношению (Рнас - Рпар) / Р, где Р - давление воздуха, Рнас - парциальное давление водяных паров в состоянии насыщения при температуре поверхности, Рпар - реальное парциальное давление водяного пара в воздухе в зависимости от его температуры и влагосодержания . Использование общих соотношений между давлением водяных паров и их температурой, позволяет выразить скорость испарения влаги через непосредственно измеряемые величины - температуры поверхности одежды и воздуха и относительную влажность воздуха над поверхностью. Соответствующие расчеты приведены в книге , их результат для интенсивности (с единицы поверхности одежды) потока тепла, теряемого на испарение пота, имеет вид:
Wпот= Kк*S*{1 - RH*exp[ (tв - tк)/ to ]} (9)
Здесь коэффициент Кк = 1,25*10 3 Вт/м 2 . S - площадь поверхности с которой происходит испарение, RH - относительная влажность воздуха, tв и tк -температуры воздуха и кожи, to≈ 16,7 °С - характерный масштаб температуры. Простейшие оценки показывают, что если содержимое фигурных скобок в формуле (9) не слишком отличается от единицы (реально это так вдали от точки росы), то скорость теплопотерь при испарении влаги может достигать величин до 1 кВт с 1 м 2 поверхности. Такой скорости теплопотерь с избытком хватает для компенсации любого тепловыделения. Теплообмен наиболее эффективен в случае, когда основное испарение происходит на поверхности одежды. Предполагая, что человек одет «подходящим образом», можно считать, что теплопотери Wпот, сопровождающие испарение пота на поверхности одежды, пропорциональны скорости Q потовыделения. Если скорость Q определяется в единицах г/час, для пересчета в величины теплопотерь (в единицах Вт), следует использовать коэффициент пересчета
r ≈ 0,7*Вт*час/г (10)
Величину Jпот = Wпот /S следует добавить к потоку тепла с поверхности одежды. Суммарная система балансных уравнений, включающая основные составляющие теплообмена организма с окружающей средой, имеет вид:
Jко = (Wтеп - Wлег)/S= Jконд + Jрад +Jпот (11)
2.5. Физиологические характеристики теплового состояния организма.
Используются обобщенные данные об изменениях физиологических показателей при мышечной деятельности, приведенные в книге . Для обеспечения нормального теплового состояния организма должны соблюдаться определенные соотношения между интенсивностью мышечной деятельности (определяемой, например, по величине механической мощности Wмех или по, однозначно связанной с ней соотношением (1), величине полного энерговыделенияWпол) и такими физиологическими реакциями организма как величина влагопотерь и средневзвешенная температура кожи (СВТК). Различают два режима работы систем терморегуляции. Один из них «естественен» для организма, при этом человек чувствует себя комфортно. Внешние условия, обеспечивающие такое состояние определяются как оптимальные. Для обеспечения нормального температурного режима при неоптимальных внешних условиях регулирующие системы организма начинают работать с некоторым напряжением своих возможностей. Тем не менее, если внешние условия не слишком отличаются от оптимальных, напряжения терморегулирующих систем достаточно для поддержания теплового баланса. Конкретизация этого качественного описания теплового состояния организма приведена ниже.
Показатели теплового состояния человека, положенные в основу выработки требований к параметрам оптимального микроклимата.
Таблица 1.
| Характер работы | Расход энергии Wпол, Вт | Влагопотери, Q, г/час | СВТК, °С |
| Легкая, категория Ia | до 139 | 40-60 | 32,2 - 34,4 |
| Легкая, категория I б | 140-174 | 61-100 | 32,0 - 34,1 |
| Средняя, категория IIа | 175-232 | 80-150 | 31,2 - 33,0 |
| Средняя, категория IIб | 233-290 | 100-190 | 30,1 - 32,8 |
| Тяжелая, категория III | 291 - 340 | 120-250 | 29,1 - 31,0 |
Разбросы величин влагопотерь и СВТК обусловлены тем, что они отнесены к диапазону расходуемой энергии.
Рис.1. Скорость влагопотерь, соответствующая комфортному состоянию организма (средняя линия) и допустимому напряжению систем терморегуляции (крайние линии).
На рис.1 данные табл.1 по влагопотерям организма приведены в графическом виде. Внутри прямоугольников, согласно данным табл.1, показатели теплового состояния человека соответствуют комфортным. Границы допустимых напряжений системы терморегуляции определяются верхней и нижней прямыми на плоскости (W,Q). Вне границ, определенных этими линиями системы терморегуляции перенапряжены и начинается перегрев или переохлаждение организма. Для расчетов можно использовать интерполяцию зависимости величины влагопотерь Q от энергозатрат W вида
Q = k*Wпол (12)
Где коэффициент k равен 0,374 для нижней границы допустимых значений, 0,56 для оптимальных и 0,87 для верхней границы допустимых значений. Пересчет к энергии, уходящей на испарение пота дает аналогичную формулу
Wпот = K*Wпол (13)
Где коэффициент K = r*k равен 0,26 для нижней границы допустимых значений, 0,39 для оптимальных и 0,61 для верхней границы допустимых значений. Аналогичные графики для средневзвешенной температуры кожи tк в зависимости от энергозатрат Wпол приведены на рис.2.
Рис.2. Средневзвешенная температура кожи, соответствующая комфортному состоянию организма (средняя линия) и допустимому напряжению систем терморегуляции (крайние линии).
Видно, что в отличие от скорости влагопотерь, растущей с энергозатратами, температура кожи спадает с ростом Wпол. Это вполне ожидаемо, т.к. чем больше производство тепла, тем интенсивнее должен быть его отвод из внутренних частей организма к поверхности. Для этого (при постоянстве температуры внутренних органов) требуется уменьшение температуры кожи. Для расчетов можно использовать интерполяцию зависимости величины СВТК от энергозатрат Wпол вида
tк= t1*(1 - Wпол/W1) (14)
Где масштаб температуры t1 равен 33,1 °С для нижней границы допустимых значений, 35,4 °С для оптимальных и 36,5 °С для верхней границы допустимых значений. Для масштаба мощности W1 соответствующие значения равны 2739 Вт, 2185 Вт и 3094 Вт соответственно. Если регулирующих возможностей систем поддержания теплового баланса недостаточно, начинает меняться энтальпия (теплосодержане) организма. Это приводит к дискомфорту, а при больших вариациях энтальпии - к профессионально обусловленным нарушениям здоровья. Для нагревающего микроклимата соотношение между избытком энтальпии и классом условий труда, а также с описательной оценкой риска перегрева организма представлено в табл.2.
Таблица 2.
Вредное воздействие избытка энтальпии организма на здоровье работников.
Аналогично, растет вредное воздействие микроклиматических условий при переохлаждении организма. Для охлаждающего микроклимата соотношение между дефицитом энтальпии и классом условий труда представлено в табл.3.
Таблица 3.
Вредное воздействие дефицита энтальпии организма на здоровье работников
Качественная оценка риска совпадает с данными таблицы 2 при соответствующих классах условий труда. Данные, приведенные в таблицах 1 - 3, вместе с описанными выше алгоритмами расчета теплообмена организма с внешней средой, являются основанием для вынесения суждений об условиях труда по результатам измерений реальных микроклиматических параметров производственной среды.
3. Контролируемые показатели микроклимата.
Из соотношений, приведенных выше в п.2.4 следует, что при исследованиях теплового состояния человека должны быть измерены следующие параметры микроклимата:
- температура воздуха Та;
- относительная влажность воздуха RH;
- скорость движения воздуха Va;
- интенсивность теплового облучения IR;
Относительная роль перечисленных параметров неодинакова. Температура воздуха непосредственно входит в уравнения теплового баланса. Характерный масштаб вариаций температуры, судя по данным, приведенным в табл.1, составляет несколько десятых долей градуса. Это соответствует относительной неопределенности ≈ 10 -3 (0,1 %) и задает допустимую погрешность измерительной аппаратуры. Относительная влажность воздуха RH определяет величину легочныхтеплопотерь. Эта величина составляет незначительную долю (не более 25%) от теплоотдачи по каналу кондуктивныхтеплопотерь, согласно формуле (2) относительная величина слагаемого пропорционального влажности воздуха составляет не более 20% от величины остальных слагаемых. Эти обстоятельства определяют невысокие требования к измерителям относительной влажности воздуха. Погрешность 5 - 10 % вполне допустима для измерения относительной влажности. Скорость движения воздуханепосредственно определяет коэффициент теплоотдачи с поверхности одежды согласно формуле (7). Так как неопределенность разницы температур воздуха и поверхности одежды может составлять единицы процентов, то соответственно, требования ≈ 5-10% к относительной погрешности измерения скорости обеспечивают вполне достаточную строгость измерений. Оценка интенсивности теплового облучения вносит наибольшую неопределенность в расчеты влияния микроклимата на тепловое состояние организма работника. Наиболее надежным способом измерения этой величины является использование шарового термометра.
3.1. Измерение эффективной величины теплового облучения.Поток тепла, обусловленный инфракрасным излучением, является векторной величиной. Соответственно, датчики, применяемые в измерительных приборах, могут быть либо направленного действия, либо изотропные. Практически все приборы, использующиеся в отечественной практике санитарно-гигиенического контроля, представляют собой ИК-радиометры с ограниченным углом зрения. Эти приборы с датчиками направленного действия можно использовать для измерения потоков теплового излучения от источников с небольшими угловыми размерами, полностью попадающих в поле зрения радиометра. В случае источника больших размеров, или если источников несколько и облучение происходит с нескольких направлений, обработка результатов измерения представляет собой нетривиальную задачу, не всегда имеющую корректное решение . Задача практически не решаема для нестационарных (например, движущихся) источников. Шаровой термометр (сфера Вернона) представляет собой прибор с изотропной чувствительностью, наиболее подходящий для измерения интегрального (всесторннего) теплового облучения. Соответствующий алгоритм пересчета результатов измерения температуры в интегральное тепловое облучение изложен в . В основе такого пересчета лежит уравнение баланса тепловых потоков для сферы
J 1 = ε*σ*T g 4 +h g *(T g -T a) (15)
Здесь введено обозначение J 1 = εσT r 4 для потока падающего на сферу ИК-излучения. Нагрев или охлаждение организма за счет теплового облучения определяется разностью между падающим излучением и собственным излучением с поверхности одежды J 1 = ε*σ*T c 4 . В этом определении через T c обозначена температура (абсолютная) поверхности одежды. Разница ΔJ= J 1 - J 2 определяет скорость нагрева или охлаждения организма, она зависит от температуры одежды Тс, воздуха Та и показания шарового термометра Tg формулой: атуры в интегральное тепловое облучение изложен в . В основе такого пересчета лежит уравнение баланса тепловых потоков для сферы
ΔJ = ε*σ*(T g 4 -T c 4)+h c *(T g -T a) (16)
Эту величину и следует использовать при оценках теплового состояния организма. Соотношение (16) определяет тепловое воздействие ИК-излучения через хорошо измеряемые температуры сферы Тg и воздуха Та, однако в него входит и температура поверхности одежды Тс измерение которой гораздо сложнее: ее необходимо измерять в нескольких местах одежды с последующим усреднением результатов. Несколько теряя в точности, можно заменить температуру Тс в (16) на температуру воздуха Та. Это приводит к существенному упрощению процедуры контроля параметров микроклимата. Результат такой замены имеет смысл эффективного потока теплового облучения, именно он подлежит гигиеническому нормированию.
ΔJ = ε*σ*(T g 4 -T a 4)+h c *(T g -T a) (17)
Характерные в гигиенических исследованиях значения температур и потоков теплового излучения приведены в таблице 4. При расчетах предполагалось, что скорость движения воздуха равна 0,25 м/с.
Таблица 4.
Потоки теплового облучения, соответствующие разнице Δt температур воздуха ta и шарового термометра
|
ta |
10 | 14 | 18 | 22 | 26 | 30 |
| 2 | 24,76 | 25,21 | 25,66 | 26,13 | 26,62 | 27,11 |
| 4 | 49,74 | 50,64 | 51,56 | 52,51 | 53,48 | 54,48 |
| 6 | 74,95 | 76,30 | 77,69 | 79,12 | 80,59 | 82,10 |
| 8 | 100,38 | 102,2 | 104,07 | 105,99 | 107,96 | 109,99 |
| 10 | 126,04 | 128,33 | 130,68 | 133,1 | 135,58 | 138,13 |
| 12 | 151,94 | 154,7 | 157,55 | 160,47 | 163,46 | 166,54 |
| 14 | 178,07 | 181,32 | 184,66 | 188,09 | 191,61 | 195,23 |
| 16 | 204,44 | 208,18 | 212,03 | 215,97 | 220,02 | 224,18 |
| 18 | 231,06 | 235,3 | 239,65 | 244,12 | 248,71 | 253,42 |
| 20 | 257,92 | 262,66 | 267,53 | 272,53 | 277,66 | 282,93 |
ΔJ = *(T g -T a) (18)
Такая зависимость интенсивности эффективного теплового облучения от разности температур воздуха и шарового термометра вполне согласуется с данными, приведенными в таблице.
4. Подбор одежды как средства индивидуальной защиты от неблагоприятного воздействия метеопараметров.
Обоснованные рекомендации по выбору одежды, обеспечивающей комфортную работу в реально существующих производственных условиях, являются важным моментом санитарно-гигиенического исследований при АРМ и производственном контроле. За счет правильного выбора одежды можно существенно улучшить условия труда и снизить профессиональные риски, не меняя производственную среду. Для этого, однако, рекомендации должны быть убедительно обоснованы результатами расчетов теплообмена организма с окружающей средой.
Материалы п.п.2-3 свидетельствуют о том, что два основных канала теплообмена с окружающей средой - радиационный и кондуктивный - определяют тепловое состояние организма (см. напр. выражение (17) для скорости нагрева). Для определения того, от чего должны защищать СИЗ, необходимо оценить относительную роль упомянутых каналов теплообмена.
Для оценок можно использовать соотношение (16), в котором оценивать разность четвертых степеней температуры на разность самих температур (см. выше переход от (17) к (18)). Получим
ΔJ ≈ (4*ε*σ*T g 3 +h g)*(T g -T a) (19)
Отсюда видно, что роль радиационного теплообмена будет превалировать при
T g > (h g ⁄ (4*ε*σ)) 1⁄3 ≈ 300 °K (20)
Иными словами, при превышении температуры излучения над нормальной комнатной температурой, следует защищаться от излишнего теплового облучения, а при меньших температурах излучения - от перегрева или переохлаждения организма за счет кондуктивного теплообмена.
4.2. Спецодежда из теплоотражательной ткани для "горячих цехов".
Термозащитная одежда предусматривает защиту рабочих, работающих в горячих цехах, от искр, окалины, брызг расплавленного металла, лучистого тепла. Ассортимент такой спецодежды представлен костюмами, фартуками, рукавицами, комбинезонами. Для изготовления спецодежды применяются льняные и хлопчатобумажные ткани е огнестойкими пропитками. Большинство этих тканей имеет достаточно плотную и гладкую поверхность, с которой легко скатываются искры и брызги расплавленного металла. С целью отражения лучистого тепла применяют нетекстильные материалы с алюминиевым покрытием.
Костюмы для работы в горячих цехах изготавливают по ГОСТ 9402-70 (мужской) и по ГОСТ 9401-70 (женский). Конструкция этих костюмов может быть построена на базе основы конструкции второго и третьего вариантов первой группы изделий спецодежды. Этот вид одежды предназначен для рабочих различных профессий (сталевар, подручный сталевара, крановщик, вальцовщик, котельщик, заливщик, кузнец и др.). Костюм используется при работах в мартеновских, сталеплавильных, прокатных, литейно-котельных и кузнечных цехах, в которых температура на рабочем месте достигает +50°С, а интенсивность облучения лучистым теплом до 18— 20 кал/(см2мин).
Обоснованные рекомендации по выбору одежды, обеспечивающей комфортную работу в реально существующих производственных условиях, являются важным моментом санитарно-гигиенического исследований при АРМ и производственном контроле.
За счет правильного выбора одежды можно существенно улучшить условия труда и снизить профессиональные риски, не меняя производственную среду. Для этого, однако, рекомендации должны быть убедительно обоснованы результатами расчетов теплообмена организма с окружающей средой. В зависимости от целей таких расчетов (требования к параметрам микроклимата, ограничения на энерготраты, расчет термосопротивления одежды и т.п.) должны выбираться алгоритм и последовательность анализа отдельных каналов теплообмена. Использование шарового термометра существенно упрощает и уточняет расчет термосопротивления одежды, обеспечивающей индивидуальную защиту от неблагоприятного воздействия микроклиматических условий.
Если изначально задаваться полными энергозатратамиWпол, для расчетов теплообмена из них следует вычесть механическую мощность Wмех, теплопотери на испарение пота Wпот, и теплопотери при дыхании Wлег. Оставшаяся мощность Wh =Wпол - Wпот- Wлег должна быть отведена через одежду. Соответствующий поток тепла Jзадается формулами:
J = W h ⁄ S=(t s - t c) ⁄ Iclo (21)
Здесь Iclo - термосопротивление одежды, остальные переменные описаны выше.
Исследования по физиологии терморегуляции показывают, что для каждого уровня энергозатрат существует физиологически обусловленная оптимальная температура кожи ts, так что, если определить и температуру поверхности одежды tс, то из уравнения (16) можно определить величину термосопротивления одежды Iclo, обеспечивающей оптимальные условия работы с заданными полными энергозатратамиWпол. Для определения tс решается уравнение теплообмена с учетом кондуктивного и радиационного каналов теплоотдачи на поверхности одежды:
J = h c *(T c -T a)+ε*σ*(T c 4 -T r 4) (22)
В этом соотношении опять появляется радиационная температура теплового излучения Tr,которую можно определить с помощью шарового термометра. Объединяя уравнения (5), (21) и (22) в систему и исключаяиз нее J и Tr, получим уравнение
ε*σ*T c 4 +h c *T c = ε*σ*T g 4 +h g *T g +W h ⁄ S + (h c -h g)*T a (23)
Решая которое определяем температуру Tcповерхности одежды, после чего из (21) определяется Iclo.
Коэффициент теплоотдачи hg с поверхности сферы Вернона определяется как конструкцией сферы (ее диаметром), так и метеопараметрами (скоростью движения воздуха, его температурой и пр.). Существует возможность подобрать такую сферу, у которой этот коэффициент будет равен коэффициенту теплоотдачи hсс поверхности одежды. В этом случае в уравнение для определения температуры поверхности одежды Tcтемпература воздуха Tа не входит - для определения Tc достаточно показаний шарового термометра. Это существенно упрощает расчеты термосопротивления одежды, обеспечивающей комфортные условия работы.
В любом случае, использование одежды с правильно рассчитанным термосопротивлением представляет собой пример эффективного подбора средства индивидуальной защиты от неблагоприятного воздействия микроклиматических условий. Пример конкретных расчетов, демонстрирующих насколько таким способом можно улучшить условия труда, приведен в работе . Вполне реально понижение класса вредности на 2-3 балла.
5. Алгоритмы обработки результатов измерений.
5.1.
Уравнения, приведенные в п.п.2-4, можно использовать для решения разнообразных задач, связанных с оптимизацией теплообмена организма работника с окружающей средой. Результаты таких расчетов приводят к «размыванию» границы между нагревающим и охлаждающим микроклиматом. Можно показать, что в зависимости от величины энергозатрат, качества одежды и других факторов, работа в среде с одними и теми же микроклиматическими параметрами, может в одних случаях приводить к перегреванию организма, а в других - к переохлаждению. Это обстоятельство иллюстрируется данными таблицы 5.
Таблица 5.
Скорость набора энтальпии dH ⁄ dt (кДж ⁄ кг ⁄ час) при выполнении работы с суммарными энергозатратами Wпол (Вт), выполняемой в одежде с термосопротивлением Clo (у.е.)
| Clo Wпол |
0,1 | 0,4 | 0,7 | 1 | 1,3 | 1,6 | 1,9 | 2,2 | 2,5 |
| 100 | -4,39 | -2,03 | -0,62 | 0,33 | 1,01 | 1,52 | 1,92 | 2,23 | 2,49 |
| 120 | -3,67 | -1,27 | 0,17 | 1,13 | 1,82 | 2,34 | 2,74 | 3,06 | 3,33 |
| 140 | -2,88 | -0,44 | 1,02 | 2,00 | 2,70 | 3,23 | 3,64 | 3,97 | 4,24 |
| 160 | -2,00 | 0,48 | 1,97 | 2,97 | 3,68 | 4,22 | 4,64 | 4,97 | 5,25 |
| 180 | -0,98 | 1,54 | 3,05 | 4,06 | 4,79 | 5,33 | 5,76 | 6,10 | 6,38 |
| 200 | 0,20 | 2,75 | 4,29 | 5,32 | 6,06 | 6,61 | 7,05 | 7,39 | 7,68 |
| 220 | 1,58 | 4,18 | 5,74 | 6,79 | 7,54 | 8,10 | 8,54 | 8,89 | 9,18 |
| 240 | 3,23 | 5,86 | 7,45 | 8,51 | 9,28 | 9,85 | 10,30 | 10,65 | 10,95 |
| 260 | 5,19 | 7,87 | 9,48 | 10,56 | 11,33 | 11,92 | 12,37 | 12,73 | 13,03 |
| 280 | 7,54 | 10,26 | 11,90 | 12,99 | 13,78 | 14,37 | 14,83 | 15,20 | 15,50 |
| 300 | 10,35 | 13,11 | 14,77 | 15,88 | 16,68 | 17,28 | 17,75 | 18,12 | 18,43 |
При построении этой таблицы принимались следующие параметры среды: температура воздуха ta = 20°C, температура шарового термометра tg = 23 oC, относительная влажность воздуха RH = 50%, скорость движения воздуха Va = 0,25 м/с, коэффициент поглощения теплового излучения поверхностью одежды ε = 0,3, вес работника 75 кг.
Видно, что при выполнении даже достаточно тяжелой работы (с энергозатратами до 200 Вт) в легкой одежде организм может переохлаждаться (dH ⁄ dt < 0), т.е. этот микроклимат будет охлаждающим, но при выполнении работы в одежде с большим термосопротивлением (Clo > 1) может наблюдаться перегрев организма (dH ⁄ dt > 0), т.е. тот же микроклимат следует признать нагревающим.
5.2.
Расчет теплового баланса можно использовать для подбора одежды, обеспечивающей комфортные, или, по крайней мере, допустимые условия выполнения работы. В качестве примера результатов такого расчета можно привести данные, содержащиеся в таблице 6.
При расчетах предполагалось, что тепловое облучение приводит к тому, что температура шарового термометра на 2,5°C больше температуры воздуха. Относительная влажность воздуха принималась равной 35%, скорость движения воздуха Va = 0,25 м/с, степень нечерноты поверхности одежды в ИК-области спектра ε ≈ 0,2.
Таблица 6.
Термосопротивление (Clo) одежды, обеспечивающей оптимальные и допустимые условия работы с заданными энергозатратами W (Вт) при заданной температуре воздуха ta (°C)
| 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 26 | |
| 100 | 2,06 | 1,7 | 1,36 | 1,05 | 0,76 | 0,49 |
| 1,66 | 1,31 | 0,99 | 0,69 | 0,41 | 0,16 | |
| 1,3 | 0,97 | 0,66 | 0,37 | 0,11 | <0 | |
| 120 | 1,7 | 1,39 | 1,1 | 0,83 | 0,58 | 0,34 |
| 1,31 | 1,01 | 0,74 | 0,48 | 0,24 | 0,02 | |
| 1 | 0,71 | 0,45 | 0,2 | <0 | <0 | |
| 140 | 1,41 | 1,13 | 0,88 | 0,64 | 0,42 | 0,21 |
| 1,04 | 0,78 | 0,53 | 0,31 | 0,1 | <0 | |
| 0,76 | 0,5 | 0,27 | 0,06 | <0 | <0 | |
| 160 | 1,18 | 0,92 | 0,69 | 0,48 | 0,28 | 0,1 |
| 0,82 | 0,58 | 0,36 | 0,16; | <0 | <0 | |
| 0,56 | 0,34 | 0,13 | <0 | <0 | <0 | |
| 180 | 0,97 | 0,74 | 0,53 | 0,34 | 0,16 | <0 |
| 0,63 | 0,41 | 0,22 | 0,04 | <0 | <0 | |
| 0,4 | 0,19 | 0,01 | <0 | <0 | <0 | |
| 200 | 0,79 | 0,58 | 0,38 | 0,21 | 0,05 | <0 |
| 0,46 | 0,26 | 0,09 | <0 | <0 | <0 | |
| 0,25 | 0,07 | <0 | <0 | <0 | <0 | |
| 220 | 0,62 | 0,43 | 0,25 | 0,1 | <0 | <0 |
| 0,31 | 0,13 | <0 | <0 | <0 | <0 | |
| 0,12 | <0 | <0 | <0 | <0 | <0 | |
| 240 | 0.46 | 0.29 | 0.13 | <0 | <0 | <0 |
| 0.17 | 0,01 | <0 | <0 | <0 | <0 | |
| 0 | <0 | <0 | <0 | <0 | <0 | |
| 260 | 0.32 | 0.16 | <0 | <0 | <0 | <0 |
| 0,04 | <0 | <0 | <0 | <0 | <0 | |
| <0 | <0 | <0 | <0 | <0 | <0 | |
| 280 | 0.18 | <0 | <0 | <0 | <0 | <0 |
| <0 | <0 | <0 | <0 | <0 | <0 | |
| <0 | <0 | <0 | <0 | <0 | <0 |
В таблице 6 каждому сочетанию параметров {W,ta} соответствуют три значения термосопротивления одежды. Среднее значение соответствует оптимальному состоянию организма: оптимальной температуре кожи и оптимальному потовыделению (см. выше п.п.2-4). Крайние значения Clo соответствуют допустимому напряжению терморегулирующих систем организма: верхнее - минимальным температурам кожи и потовыделению, нижнее - максимальным значениям этих параметров.
Способ интерпретации этих результатов можно проиллюстрировать на примере работы с энергзатратами 100 Вт при температуре 16°С (верхняя левая триада в таблице). Условия труда в одежде с термосопротивлением от 2,06 Clo до 1,3 Clo допустимы, причем если Clo близко к 1,7 условия будут оптимальными. Отрицательные термосопротивления невозможны для обычной одежды, поэтому соответствующие ячейки в таблице 5 следует интерпретировать как «сужение» интервалов возможного термосопротивления одежды. Например, при работе с энергзатратами 100 Вт при температуре 26°С (верхняя правая триада в таблице) допустимые условия ограничены сопротивлениями одежды от 0,49 до 0 (отсутствие одежды), причем одежда с Clo = 0,16 создает оптимальные условия труда.
С ростом энергозатрат допустимые термосопротивления одежды уменьшаются, например, при W = 200 Вт и ta = 16°C допустимы термосопротивления в диапазоне от 0,25 до 0,79 Clo (оптимально 0,46 Clo). При температуре воздуха 26°С невозможно подобрать одежду для создания допустимых условий труда. Такой микроклимат можно назвать абсолютно нагревающим для работы с энергозатратами 200 Вт. При ta = 22°С одежда с термосопротивлением до ≈ 0,2 Clo обеспечивает допустимые условия труда, однако невозможно обеспечить оптимальные условия только за счет подбора термосопротивления одежды.
5.3.
Выполнение работы при низких температурах воздуха может быть оптимизировано за счет использования обогревателей с инфракрасным излучением. Подбор необходимых величин теплового облучения также можно производить на основе балансных соотношений п.3.4. Результаты соответствующих расчетов приведены в таблице 7. При расчетах предполагалось: температура воздуха 12,5°С; относительная влажность воздуха RH = 35%; скорость движения воздуха Va = 0,25 м/с; степень нечерноты поверхности одежды в ИК-области спектра ε ≈ 0,4.
Структуры данных в ячейках табл.6 и табл.5. аналогичны.
Представленные данные свидетельствуют о том, что при небольших энергозатратах (например, при W = 100 Вт) тепловое облучение легко одетого человека (Clo ≈ 0,4) должно быть на уровне 320 Вт/м2, однако, если термосопротивление одежды достаточно велико (Clo ≈ 2,4), дополнительного облучения практически не требуется. Для работы с большими энергозатратами (например, при W = 200 Вт) дополнительный обогрев (на уровне 170 Вт/м2) требуется только для легко одетых работников, но уже при термосопротивлении одежды Clo ≈ 1, оптимальным будет отсутствие дополнительного теплового облучения. Отрицательные результаты расчетов теплового облучения при больших энергозатратах свидетельствуют о необходимости дополнительного охлаждения. Например, если W = 300 Вт, только легкая одежда (с Clo < 0,5) может обеспечить допустимые (но не оптимальные) условия труда. Для одежды с большим термосопротивлением работа с W = 300 Вт будет приводить к недопустимому перегреву организма. Единственная возможная защита от перегрева в этом случае - ограничение времени работы, с тем, чтобы дополнительная энтальпия не превышала допустимых величин (см. выше п.2.5).
Таблица 7.
| Интенсивность теплового облучения (Вт/м 2), необходимая для поддержания теплового баланса при совершении работы с энергозатратами W (Вт) в одежде с термосопротивлением Сlo | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,4 | 0,8 | 1,2 | 1,6 | 2,0 | 2,4 | |
| W (Вт) | ||||||
| 100 | 380,33 | 318,97 | 258,11 | 197,76 | 137,89 | 78,51 |
| 319,01 | 257,93 | 197,35 | 137,27 | 77,67 | 18,54 | |
| 263,54 | 202,78 | 142,52 | 82,75 | 23,45 | < 0 | |
| 120 | 360,7 | 289,19 | 218,37 | 148,22 | 78,73 | 9,88 |
| 292,07 | 220,9 | 150,42 | 80,6 | 11,43 | < 0 | |
| 235,19 | 164,38 | 94,24 | 24,77 | < 0 | < 0 | |
| 140 | 340,74 | 259,01 | 178,19 | 98,23 | 19,13 | < 0 |
| 264,8 | 183,49 | 103,06 | 23,5 | < 0 | < 0 | |
| 206,5 | 125,58 | 45,53 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 160 | 319,54< 0 | 227,23 | 136,05 | 45,99 | < 0 | < 0 |
| 236,3 | 144,48 | 53,78 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 176,58 | 85,17 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 180 | 295,92 | 192,25 | 90,01 | < 0 | < 0 | < 0 |
| 205,4 | 102,3 | 0,61 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 144,25 | 41,59 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 200 | 268,39 | 152,11 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 |
| 170,6 | 54,98 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 108,02 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 220 | 235,2 | 104,48 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 |
| 130,16 | 0,22 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 66,15 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 240 | 194,31 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 |
| 82,05 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 16,6 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 260 | 143,39 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 |
| 23,95 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| < 0 | <0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 280 | 79,87 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 |
| < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| 300 | 0,89 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 |
| < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
| < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | < 0 | |
6. Литература
1. Тимофеева Е.И., Федорович Г.В. Экологический мониторинг параметров микроклимата. М., НТМ-Защита, 2007, 212 с.
2. Иванов К.П. и др. Физиология терморегуляции. Л, Наука, 1984, 470 с.
3. Кричагин В.И. Принципы объективной оценки теплового состояния организма. - В кн. Авиационная и космическая медицина (под ред. Парина В.В.).-М. 1963. с. 310-314.
4. Бреслав И.С., Исаев Г.Г. (ред). Физиология дыхания - СПб, Наука, 1994, 680 с.
5. Ergonomics of the thermal environment - Analitical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria” ISO 7730:2005(E).
6. Хирс Д., Паунд Г., Испарение и конденсация, (пер. с англ.), ИИЛ, М., 1966.
7. Федорович Г.В. Параметры микроклимата, обеспечивающие комфортные условия труда. // БиОТ - 2010 - №1 - стр.75
