Параметры микроклимата

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА

Исследование метеорологических условий на рабочем месте

 

Цель работы. Изучить основные принципы нормирования метеорологических условий на рабочем месте. Изучить приборы и методы контроля. Исследовать параметры микроклимата на рабочем месте и оценить их на основании действующих санитарных норм.

 

Задание для самостоятельной подготовки. Изучить методические указания по выполнению данной работы, ознакомиться с литературой (приведена в конце методических указаний). Подготовить ответы на контрольные вопросы.

 

4.1. Основные параматры микроклимата и их влияние на организм человека

 

Микроклимат (метеорологические условия) в производственных помещениях и на рабочем месте характеризуется температурой воздуха, относительной влажностью, скоростью движения (подвижности) воздуха, барометрическим давлением и интенсивностью теплового излучения.

Все параметры микроклимата исследуются и нормируются для рабочей зоны. Рабочая зона – пространство высотой до двух метров над уровнем пола лил площадки, на которой находится место постоянного или временного пребывания работающих. Постоянным местом работы считается место, на котором работающий находится более 50% своего рабочего времени или более двух часов непрерывно.

 Параметры микроклимата оказывают существенное влияние на самочувствие работающего. Благоприятные (комфортные) метеорологические условия на производстве являются важным фактором в обеспечении высокой производительности труда и в профилактике заболеваний. Несоблюдение гигиенических норм микроклимата снижает работоспособность человека, повышает опасность возникновения травм и ряда заболеваний, в том числе профессиональных.

Высокая температура воздуха на рабочем месте в сочетании с высокой влажностью или, наоборот, чрезмерной сухостью воздуха может привести к перегреванию организма и вызвать нарушение терморегуляции между организмом человека и внешней среде. При этом у человека могут возникнуть болезненные явления: головокружение, тошнота, потеря сознания и др.

При низких температурах и повышенной влажности может быть переохлаждение организма, что способствует возникновению различных заболеваний (ревматизм, грипп и т.д.), высокая подвижность воздуха в рабочей зоне производственных помещений (сквозняки) также приводят к простудным заболеваниям.

Метеорологические условия производственных помещений являются комфортными, если они обеспечивают хорошее самочувствие рабочих и оптимальные условия для наиболее высокой производительности труда.

Регулирование тепловыделения для поддержания постоянной температуры в организме человека осуществляется тремя способами: биохимическим, изменением интенсивности кровообращения и потовыделением. Количества 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 тела сохраняется на уровне 36,5-370С. Если тепловое равновесие нарушено, например, теплоотдача меньше теплообразования, то в организме происходит накопление тепла – перегрев. Если теплоотдача больше, чем теплообразование, то наступает переохлаждение организма.

Тепловое ощущение человека определяется действием температуры, влажности, скорости движения воздуха и температуры окружающих поверхностей.

Количество выделяемого организмом тепла зависит от физического напряжения (работа, покой), возраста и состояния здоровья. По ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ все работы по тяжести подразделяются на три категории.

Первая – легкие физические работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой, но не требующие систематического физического напряжения или поднятия тяжестей. Энергозатраты составляют до 172 Дж/с (150 ккал/ч).

Вторая категория – работы средней тяжести, расход энергии составляет 172-293 Дж/с (150…250 ккал/ч). В категорию Па входят работы, связанные с постоянной ходьбой, без перемещения тяжестей. В категорию Пб – работы, связанные с ходьбой и с переноской небольших (до 10 кг) тяжестей.

Третья категория включает тяжелые работы, связанные с систематическим напряжением, с постоянными передвижениями и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей. Энергозатраты составляют более 293 Дж/с (250 ккал/ч).

Движение воздуха в помещении является важным фактором, влияющим на самочувствие человека. В жарком помещении движения воздуха способствует увеличению отдачи тепла организмом и улучшению его состояния, но оказывает неблагоприятное воздействие при низкой температуре воздуха в холодное время года. Минимальная скорость движения воздуха, ощущаемая человеком, составляет 0,2 м/с. В зимнее время года скорость движения воздуха не должна превышать 0,3…0,5 м/с, в летнее – 0,5 -1,0 м/с. В горячих цехах допускается увеличение скорости обдува рабочих (воздушное душевание) до 3,5 м/с. Скорость воздуха также оказывает влияние на распределение вредных веществ в помещении.

Жизнедеятельность человека может проходить в довольно широком диапазоне давлений, порядка 550…950 мм рт. ст. Для здоровья человека опасно быстрое изменение давления, а не сама величина этого давления.

При выполнении некоторых специальных работ (устройство туннелей, кессонов, подводные работы), где требуется повышенное давление воздуха, устанавливается сокращенный день и обеспечивается постепенные переход от одного атмосферного давления к другому путем устройства специальных переходных камер.

Влажность воздуха оказывает большое влияние на терморегуляцию организма. Повышенная влажность затрудняет терморегуляцию вследствие снижения испарения пота, а слишком низкая влажность вызывает пересыхание оболочек дыхательных путей. Особенно неблагоприятно – сочетание высокой температуры и влажности воздуха. В этом случае теплоотдача через кожу резко снижается.

Влажность воздуха характеризуется величинами: (г/м3), (%).

Абсолютная влажность - количество водяных паров (в граммах), которое содержится в 1 м3 воздуха при данной температуре.

Относительная влажность - отношение количества водяных паров, фактически содержащихся в данном объеме воздуха, к максимально возможному при данной температуре.

Количество водяных паров, которое соответствовала бы максимальному насыщению водяными парами воздуха при данной температуре, называется влагоёмкостью воздуха.

Влагоемкость воздуха является функцией температуры, с повышением последней она резко увеличивается.

Обычно в производственных помещениях определяют относительную влажность. Санитарными нормами установлена минимально допустимая относительная  влажность в помещении – 30 %, максимальная – 75%, оптимальная влажность – 40…60%.

В таблице 7 приложения приведены оптимальные параметры микроклимата в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88.

Примечание: теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного  воздуха  +100С  и выше, а холодный период года - среднесуточной температурой наружного воздуха ниже +100С

 

 

4.2. Описание и устройство приборов для измерения и контроля параметров метеорологических условий

 

Для определения температуры в обычных условиях используются термометры (ртутные или спиртовые) термографы (регистрирующие на ленте изменения температуры за определенное время).

Для измерения влажности применяют гигрометры, гигрографы и психрометры. Наиболее  распространены стационарные психрометры Августа и аспирационные психрометры Ассмана. Принцип работы основан на разности показаний сухого и  смоченного  термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха.

Стационарный психрометр Августа (рис. 4.1, а) состоит из двух одинаковых спиртовых термометров. Резервуар одного из них обёрнут гигроскопичной тканью, конец которой опущен в наполняемый дистиллированной водой стаканчик. По ткани к резервуару этого термометра поступает влага взамен испаряющейся. Другой термометр (сухой) показывает температуру воздуха. Показания влажного термометра зависят от содержания в воздухе водяных паров.  Определив разность температур, по психрометрической таблице на корпусе прибора, находят относительную влажность воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.1. Психрометры:

а) стационарный Августа: 1 – термометры со шкалами; 2 – основание; 3 – ткань; 4 – питатель;

б) аспирационный Ассмана:

1 – металлические  трубки; 2 – термометры; 3 – аспиратор; 4 – предохранитель от ветра; 5 -  пипетка для смачивания влажного термометра.

 

Аспирационный психрометр Ассмана (рис. 4.1, б) устроен аналогично. Отличие его заключается в том, что для исключения влияния подвижности воздуха на показания  влажного термометра в головной части прибора размещён вентилятор с механическим или электрическим приводом.

Показание  с термометров снимаются не ранее, чем через 3-4 минуты.

 

При работе  с аспирационным психрометром Ассмана величина абсолютной влажности находится в зависимости:

(1)

где - максимальная влажность при температуре влажного термометра (берётся из приложения 8); ; - температуры, показанные соответственно сухим и влажным термометрами, 0С; - барометрическое давление, мм рт. ст.

Относительная влажность воздуха определяется по следующей формуле:

(2)

где - относительная влажность, %; - значение максимальной влажности при температуре сухого термометра (берется из приложения 8).

Помимо формул, определение  относительной влажности по показаниям  психрометра  можно производить  по  психрометрическому графику или психрометрической таблице (приложение 10).

Определение относительной влажности по психрометрическому графику производится следующим  образом; по вертикальным линиям  отмечают  показания сухого  термометра, по наклонным - показания смоченного термометра, по наклонным - показания смоченного термометра; на пересечение этих  линий  получают значения относительной влажности, выраженные в процентах. Линии, соответствующие десяткам процентов, обозначаются на графике цифрами: 20, 30, 40, 50  и т.д.

Гигрометром (рис. 4.2) пользуются для прямого определения  относительной влажности воздуха.

В основу его устройства  положена способность  человеческого волоса (благодаря гигроскопичности) удлиняться  во влажном  и укорачиваться в сухом воздухе.

Гигрографы  используют  для регистрации на ленте  изменения относительной влажности  во времени. Для определения скорости движения воздуха применяются  крыльчатке  и чашечные  анемометры.

 

 

Рис. 4.2 Гигрометр

Крыльчатый анемометр (рис. 4.3) применяется для измерения скоростей движения воздуха в диапазоне от 0,3 до 5 м/с. Ветроприемником анемометра служит крыльчатка 1, насаженная на один конец, который закреплен на подвижной опоре, второй – через червячную передачу передает вращение редуктора счетного механизма 2. Его циферблат имеет три шкалы: тысяч, сотен, единиц. Включение и выключение механизма производится арретиром 3. Чувствительность прибора – не более 0,2 м/с.

 

Чашечный анемометр (рис. 4.4) служит для измерения скорости движения воздуха от 1 до 20 м/с.

 

 

Ветроприемником анемометра служит четырехчашечная вертушка 4, насаженная на ось 5, вращаются в опорах. На нижнем конце оси 5 нарезан червяк 6, связанный с редуктором, передающий движение трем указывающим стрелкам. Циферблат 2 имеет, соответственно, шкалы единиц, сотен, тысяч. Червяк 6 через червячное колесо и триб передает движение центральному колесу, на оси которого закреплена стрелка 3 шкалы единиц. Триб центрального колеса через промежуточное колесо приводит во вращение малое колесо, на оси которого насажена стрелка шкалы сотен. От малого колеса через второе промежуточное колесо вращение передается второму малому колесу, ось которого несет на себе стрелку шкалы тысяч 7.

Включение и выключение механизма производится арретиром 9, один конец которого находится под изогнутой пластинчатой пружиной, являющейся подпятником червячного колеса. Для включения счетного механизма арретир 9 проворачивают по часовой стрелке.

Другой конец арретира при этом поднимает пластинчатую пружину, которая, перемещая ось колеса в осевом направлении, выводит червячное колесо из зацепления с червяком 6.

При повороте арретира против стрелки червячное колесо входит в зацепление с червяком и ветроприемник анемометра соединяется с редуктором.

Механизм анемометра закреплен в корпусе из пластмассы, нижняя часть корпуса заканчивается винтом 10, служащим для крепления анемометра на стойке или шесте. В корпусе анемометра по обе стороны арретира 9 ввернуты ушки 8, через которые пропускается шнур для включения и выключения анемометра, поднятого на стойке (шесте). Шнур привязывается за ушко арретира 9.

Ветроприемник анемометра защищен крестовиной из проволочных дужек, служащей также для крепления верхней опоры оси ветроприемника.

Для определения  скорости движения воздуха, измеренной с помощью анемометра (крыльчатого и чашечного), используется формула:

(3)