I. Теоретическая часть

Для того чтобы физиологические процессы в организме человека протекали нормально, окружающая среда должна обладать способностью воспринимать тепло, вырабатываемое организмом. Соотношение между определенным количеством тепла, вырабатываемого организмом, и охлаждающей способностью среды характеризует ее как комфортную. Метеорологические условия производственных помещений являются комфортными, если они обеспечивают хорошее самочувствие работающего и оптимальные условия для наиболее высокой производительности труда.

Тепло Q, выделяемое человеком, отводится в окружающую среду благодаря конвекции воздуха телом q_к, теплопроводности через одежду q_т, излучению q_и и процессу массообмена (при испарении влаги, выводимой на поверхность потовыми железами q_п и при дыхании q_д):

Q = q_к + q_т + q_и + q_п +q_д.

Изменение параметров микроклимата вызывает изменение соотношения величин q. Так, при нормальных условиях во время легкой физической работы для q_к + q_т составляет ~ 30% всей теплопередачи, q_и ~ 45%, q_п ~ 20%, q_д ~ 5%. Чем выше температура окружающих предметов, тем меньше теплоотдача излучением. При повышении температуры окружающего воздуха до температуры тела человека и более эффективность q_к, q_т и q_и уменьшается и решающее значение приобретает отвод тепла путем испарения пота q_п.

Регулирование тепловыделения для поддержания постоянной температуры (терморегуляция) в организме человека осуществляется тремя способами: биохимическим, изменением интенсивности кровообращения и влаговыделением.

Количество тепла, выделяемого в результате биохимических превращений в организме взрослого человека, находящегося в покое, равно примерно 70 ккал/ч. При физической работе количество выделяемого тепла возрастает.

В комфортных условиях теплоотдача равна теплообразованию, благодаря чему температура человека сохраняется на уровне 36,5 – 37°С. Если тепловое равновесие нарушено, например теплоотдача меньше теплообразования, то в организме происходит накопление тепла — перегрев. Если теплоотдача больше, чем теплообразование, то происходит переохлаждение организма.

Метеорологические условия — оптимальные и допускаемые температуры t (°C), относительная влажность j_o (%) и скорость движения воздуха V (м/c) — устанавливаются для рабочей зоны помещения (пространство высотой 2 м над уровнем пола или площадки, где находятся рабочие места) в соответствии с ДСН 3.3.6.042-99 «Санитарные нормы микроклимата рабочих помещений».

В нормах учитываются:

1. Время года — холодный и переходный периоды с температурой +10^оС и выше.

2. Категории работ: а) легкие (1а и 1б) — затраты энергии до 150 ккал/час; б) средней тяжести (2а и 2б) затраты энергии от 150 до 250 ккал/ч; в) тяжелые затраты — затраты энергии более 250 ккал/ч, связанные с систематическим физическим напряжением и подъемом тяжести более 10 кг.

3. Характеристика помещения по теплоизбыткам: с незначительными теплоизбытками явного тепла, приходящимися на 1 м³ объема помещения, — 20 ккал/(м³ ч) и менее, со значительными избытками — более 20 ккал/(м³·ч).

Тепловое ощущение человека определяется действием температуры, влажности, скорости движения воздуха и температуры окружающих поверхностей. Поэтому необходима величина, которая определяла бы тепловое ощущение человека и в то же время являлась функцией величин, характеризующих состояние среды. В последние годы наиболее широкое распространение для определения и качественного учета тепловых ощущений получил метод эффективных температур.

Было замечено, что благодаря способности организма к терморегуляции среди равноценных по тепловому ощущению сочетаний температур и относительной влажности (при нулевой скорости движения воздуха, т.е. при V = 0 м/с) имеется и такое сочетание, при котором относительная влажность j_o =100%. Под эффективной температурой (ЭТ) понимают температуру насыщенного неподвижного воздуха, обладающего такой же охлаждающей способностью, как воздух с заданными значениями температуры и влажности.

Если при определенной категории работ и значении ЭТ воздуха тепловое ощущение находится на уровне комфортного, то при более высокой ЭТ оно характеризуется как ощущение перегрева, при более низкой ЭТ возникает ощущение излишнего охлаждения. Чем больше отклонение ЭТ от комфортного, тем выше степень дискомфорта. В тоже время для любого сочетания t (°C), j (%) и V (м/c) можно найти такую температуру неподвижного насыщенного воздуха, который создает то же тепловое ощущение, т.е. обладает той же охлаждающей способностью. Эта температура называется эффективно-эквивалентной.

Эффективная и эквивалентно-эффективная температуры вообще не являются реальными температурами, которые можно наблюдать по какому-либо прибору. Обе эти величины — функции основных микроклиматических факторов (температуры, влажности, скорости движения воздуха), и эти термины введены лишь для выражения одинаково воспринимаемого ощущения тепла или холода при различных комбинациях значений микроклиматических факторов.

На номограмме (рис. 1.1) градусы ЭТ нанесены на кривой, соответствующей скорости движения воздуха, равной нулю. На номограмме обозначены зона комфорта (зона хорошего самочувствия человека) и линия комфорта. Зона комфорта обозначена между 17,2 и 21,2°С при различных комбинациях температуры, влажности и скорости движения воздуха. В этих пределах температуры не менее чем 50% всех испытуемых людей чувствуют себя хорошо. Линия комфорта проходит внутри зоны, обозначенной в пределах 18,1,..., 18,3°С, пересекая кривые скорости движения воздуха. При высоких температурах окружающего воздуха для увеличения охлаждающего эффекта необходимо уменьшить его влажность.

Рис. 1.1. Номограмма эффективной и эквивалентно-эффективной температур

Влияние скорости движения воздуха на охлаждающий эффект резко уменьшается с повышением температуры по сухому термометру и после 36,5°С (примерно, когда ЭТ = 36°С). Увеличение скорости движения воздуха приводит к противоположному (перегревающему) эффекту.

Увеличение скорости движения воздуха при низких температурах повышает охлаждающий эффект, в то время как влияние фактора влажности снижается и кривые ЭЭТ заходят за шкалу температур по сухому термометру, находясь в так называемой зоне обратного охлаждения влажным воздухом, где в зоне, лежащей между шкалами сухого и влажного термометров, увеличение влажности усиливает охлаждающий эффект. Это объясняется большой теплопроводностью влажного воздуха при той же температуре и скорости движения.

Начиная со скорости движения воздуха 1,5 м/с и более расстояние между кривыми постоянных скоростей резко сокращается, поэтому добиваться большого охлаждающего эффекта за счет увеличения скорости движения воздуха свыше этого значения не имеет смысла.

Поиск по сайту: