Реферат: Микроклимат производственных помещений
Содержание
1 Производственный микроклимат и еговлияние на организм человека……3
2 Основные параметры микроклимата………………...……………………….5
3 Создание требуемых параметровмикроклимата…………………………….9
3.1 Системы вентиляции…………………………………………………………9
3.2 Кондиционированиевоздуха……………………………………………….11
3.3 Системыотопления…………………………………………………………11
3.4 Контрольно-измерительные приборы……………………………………...11
Список использованной литературы…………………………………………..13
1Производственный микроклимат и его влияние на организм человека
Микроклиматпроизводственных помещений − это климат внутренней среды этих помещений,который определяется действующими организм человека сочетаниями температуры,влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающихповерхностей.
На (рисунке 1) приведенаклассификация производственного микроклимата.
/>
Рисунок 1 − Видыпроизводственного микроклимата
Метеорологические условиярабочей среды (микроклимат) оказывают влияние на процесс теплообмена и характерработы. Микроклимат характеризуется температурой воздуха, его влажностью искоростью движения, а также интенсивностью теплового излучения. Длительноевоздействие на человека неблагоприятных метеорологических условий резкоухудшает его самочувствие, снижает производительность труда и приводит кзаболеваниям.
Высокая температуравоздуха способствует быстрой утомляемости работающего, может привести кперегреву организма, тепловому удару. Низкая температура воздуха может вызватьместное или общее охлаждение организма, стать причиной простудного заболевания либообморожения.
Влажность воздухаоказывает значительное влияние на терморегуляцию организма человека. Высокаяотносительная влажность (отношение содержания водяных паров в 1 м3 воздуха к их максимально возможному содержанию в этом же объёме) при высокой температуре воздухаспособствует перегреванию организма, при низкой же температуре она усиливаеттеплоотдачу с поверхности кожи, что ведёт к переохлаждению организма. Низкаявлажность вызывает пересыхание слизистых оболочек путей работающего.
Подвижность воздухаэффективно способствует теплоотдаче организма человека и положительнопроявляется при высоких температурах, но отрицательно низких.
Субъективные ощущениячеловека меняются в зависимости от изменения параметров микроклимата (таблица1).
Температура воздуха, ºС Относительная влажность воздуха, % Субъективное ощущение21
24
30
40
75
85
90
20
65
80
100
25
50
65
80
90
Наиболее приятное состояние.
Хорошее, спокойное состояние.
Отсутствие неприятных ощущений.
Усталость, подавленное состояние.
Отсутствие неприятных ощущений.
Неприятные ощущения.
Потребность в покое.
Невозможность выполнения тяжёлой работы.
Отсутствие неприятных ощущений.
Нормальная работоспособность.
Невозможность выполнения тяжёлой работы.
Повышение температуры тела.
Опасность для здоровья.
Таблица 1 −Зависимость субъективных ощущений человека от параметров рабочей среды
Для создания нормальныхусловий труда в производственных помещениях обеспечивают нормативные значенияпараметров микроклимата: температуры воздуха, его относительной влажности искорости движения, а также интенсивности теплового излучения.
2 Основныепараметры микроклимата
В процессе труда впроизводственном помещении человек находится под влиянием определённых условий,или микроклимата − климата внутренней среды этих помещений. К основнымнормируемых показателям микроклимата воздуха рабочей зоны относятсятемпература, относительная влажность, скорость движения воздуха. Существенноевлияние на параметры микроклимата и состояние человеческого организмаоказывает также интенсивность теплового излучения различных нагретыхповерхностей, температура которых превышает температуру в производственномпомещении.
Относительная влажностьвоздуха представляет собой отношение фактического количества паров воды ввоздухе при данной температуре к количеству водяного пара, насыщающего воздухпри этой температуре.
Если в производственномпомещении находятся различные источники тепла, температура которых превышаеттемпературу человеческого тела, то тепло от них самопроизвольно переходит кменее нагретому телу, т.е. человеку. Различают три способа распространениятепла: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.
Теплопроводностьпредставляет собой перенос тепла вследствие беспорядочного (теплового) движениямикрочастиц (атомов, молекул), непосредственно соприкасающихся друг с другом.Конвекцией называется перенос тепла вследствие движения и перемешиваниямакроскопических объёмов газа или жидкости. Тепловое излучение − этопроцесс распространения электромагнитных колебаний с различной длиной волны,обусловленный тепловым движением атомов или молекул излучающего тела.
В реальных условиях теплопередаётся не каким-либо одним из указанных выше способов выше способов, акомбинированным.
Тепло, поступающее в производственноепомещение от различных источников, влияет на температуру воздуха в нём.Количество тепла, переданного окружающему воздуху конвекцией (Qк, Вт), при непрерывном процессетеплоотдачи может быть рассчитано по закону теплоотдачи Ньютона, который длянепрерывного процесса теплоотдачи записывается в виде:
/>,
где α − коэффициентконвекции, />;
S − площадь теплоотдачи, м2
t − температура источника, ºС;
tв − температура окружающеговоздуха, ºС.
Количество тепла,переданного посредством излучения (Qи, Дж) от более нагретого твёрдого к менее нагретому телу, определяется:
/>
где S − поверхность излучения, м2;
τ − время, с;
C1-2 − коэффициент взаимногоизлучения, />;
Θ − средний угловой коэффициент.
Человек в процессе трудапостоянно находится в состоянии теплового взаимодействия с окружающей средой.Для нормального протекания физиологических процессов в организме человекатребуется поддержание практически постоянной температуры (36,6 ºС).Способность человеческого организма к поддержанию постоянной температуры носитназвание терморегуляции. Терморегуляция достигается отводом выделяемогоорганизмом тепла в процессе жизнедеятельности в окружающее пространство.
Теплоотдача от организмав окружающую среду происходит в результате: теплопроводности через одежду (Qт); конвекции тела (Qк); излучения на окружающиеповерхности (Qи), испарения влаги с поверхностикожи (Qисп); нагрева выдыхаемого воздуха (Qв), т.е.:
Qобщ = Qт + Qк + Qи + Qисп + Qв
Это уравнение носитназвание уравнения теплового баланса. Вклад перечисленных выше путей передачитепла непостоянен и зависит параметров микроклимата в производственном помещении,а также от температуры окружающих человека поверхностей (стен, потолка,оборудования). Если температура этих поверхностей ниже температурычеловеческого тела, то теплообмен излучением идёт от организма человека кхолодным поверхностям. В противном случае теплообмен осуществляется в обратномнаправлении: от нагретых поверхностей к человеку. Теплоотдача конвекциейзависит от температуры воздуха в помещении и скорости его движения испарения −от относительной влажности и скорости движения воздуха. Основную долю впроцессе отвода тепла от организма человека (порядка 90% общего количестватепла) вносят излучение, конвекция и испарение.
Нормальное тепловоесамочувствие человека при выполнении им работы любой категории тяжестидостигается при соблюдении теплового баланса. Рассмотрим, как влияют основныепараметры микроклимата на теплоотдачу от организма человека в окружающую среду.
Влияние температуры окружающеговоздуха на человеческий организм связано в первую очередь с сужением илирасширением кровеносных сосудов кожи. Под действием низких температур воздухакровеносных сосуды кожи сужаются, в результате чего замедляется поток крови кповерхности тела и снижается теплоотдача от поверхности тела за счёт конвекциии излучения. При высоких температурах окружающего воздуха наблюдается обратнаякартина: за счёт расширения кровеносных сосудов кожи и увеличения притока кровисущественно увеличивается теплоотдача.
В нормативных документахвведены понятия оптимальных и допустимых параметров микроклимата.
Оптимальнымимикроклиматическими условиями являются такие сочетания количественныхпараметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействиина человека обеспечивают сохранение нормального функционального и тепловогосостояния организма без напряжения механизмов терморегуляции.
Допустимые условияобеспечивают таким сочетанием количественных параметров микроклимата, котороепри длительном и систематическом воздействии на человека может вызватьпреходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и тепловогосостояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, невыходящим за пределы физиологических приспособленных возможностей.
В ГОСТ 12.1.005-88“Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования” представленыоптимальные и допустимые параметры микроклимата в производственном помещении взависимости от тяжести выполняемых работ, количества избыточного тепла впомещении и сезона (времени года).
В соответствии с этимГОСТом различают холодный и перехолодный периоды года (со среднесуточнойтемпературой наружного воздуха ниже +10 ºС), а также теплый период года(с температурой +10 ºС и выше). Все категории выполняемых работподразделяются на: легкие (энергозатраты до 172 Вт), средней тяжести(энергозатраты до 172−293 Вт) и тяжёлые (энергозатраты более 293 Вт). Поколичеству избыточного тепла производственные помещения делятся на помещения снезначительными избытками явной теплоты (Qя.т. ≤ 23,2 Дж/м3∙с) и помещения со значительнымизбытками явной теплоты (Qя.т.> 23,2 Дж/м3∙с). Производственные помещения с незначительнымиизбытками явной теплоты относятся к “холодным цехам”, а со значительными −к “горячим”.
Для поддержаниянормальных параметров микроклимата в рабочей зоне применяют: механизацию иавтоматизацию технологических процессов, защиту от источников тепловогоизлучения, устройство систем вентиляции, кондиционирования воздуха и отопления.Важное место имеет и правильная организация труда и отдыха работников,выполняющих трудоёмкие работы в горячих цехах.
Механизация иавтоматизация производственного процесса позволяет резко снизить трудовуюнагрузку на работающих (массу поднимаемого и перемещаемого вручную груза,расстояние перемещения груза, уменьшить переходы, обусловленные технологическимпроцессом), вовсе убрать человека из производственной среды, переложив еготрудовые функции на автоматизированные машины и оборудование. Для защиты оттеплового излучения используют различные теплоизолирующие материалы, устраиваюттеплозащитные экраны и специальные системы вентиляции (воздушное душирование).Теплозащитные средства должны обеспечивать тепловую облучённость на рабочихместах не более 350 Вт/м2 и температуру поверхности оборудования не выше 35 ºСпри температуре внутри источника тепла до 100 ºС и не выше 45 ºС −при температуре внутри источника тепла выше 100 ºС.
Основной показатель,характеризующий эффективность теплоизоляционных материалов, − низкийкоэффициент теплопроводности, который составляет для большинства из них 0,025−0,2Вт/м∙К.
Для теплоизоляциииспользуют различные материалы, например, асбестовую ткань и картон,специальные бетон и кирпич, минеральную и шлаковую вату, стеклоткань и др. Вкачестве теплоизоляционных материалов для трубопроводов пара и горячей воды, атакже для трубопроводов холодоснабжения, используемых в промыленныххолодильниках, могут быть использованы материалы минеральной ваты.
Теплозащитные экраныиспользуют для локализации источников теплового излучения, сниженияоблученности на рабочих местах, а также для снижения температуры поверхностей.
Для количественнойхарактеристики защитного действия экрана используют следующие показатели:кратность ослабления теплового потока (m); эффективность действия экрана (ηэ). Эти характеристикивыражаются следующими зависимостями:
/>
где Е1 и Е2 −интенсивность теплового облучения на рабочем месте соответственно до и послеустановки экранов, Вт/м2.
Различаюттеплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие экраны. Теплоотражающиеэкраны изготавливаются из алюминия или стали, а также фольги или сетки на ихоснове. Теплопоглощающие экраны представляют собой конструкции из огнеупорногокирпича, асбестового картона или стекла. Теплоотводящие экраны − этополые конструкции, охлаждаемые изнутри водой.
Своеобразнымтеплоотводящим прозрачным экраном служит так называемая водяная завеса, которуюустраивают у технологических отверстий промышленных печей и через которуювводят внутрь печей инструменты, обрабатываемые материалы, заготовки и др.
3 Созданиетребуемых параметров микроклимата
3.1Системы вентиляции
Для создания требуемыхпараметров микроклимата в производственном помещении применяют системывентиляции и кондиционирования воздуха, а также различные отопительные устройства.Вентиляция представляет собой смену воздуха в помещении, предназначеннуюподдерживать в нем соответствующие метеорологические условия и чистотувоздушной среды.
Вентиляция помещенийдостигается удалением из них нагретого или загрязненного воздуха и подачей чистогонаружного воздуха. Общеобменная вентиляция, предназначенная для обеспечениязаданных метеорологических условий осуществляет смену воздуха во всёмпомещении. Она предназначена для поддержания требуемых параметров воздушнойсреды во всём объёме помещения. Схема такой вентиляции представлена внизу (рисунок2).
/>
Рисунок 2 − Схемаобщеобменной вентиляции (стрелками показано направление движения воздуха)
Для эффективной работысистемы общеобменной вентиляции при поддержании требуемых параметровмикроклимата количество воздуха, поступающего в помещение (Lпр), должно быть практически равноколичеству воздуха, удаляемого из него (Lвыт).
Количество приточноговоздуха, требуемого для удаления избытков явной теплоты из помещения (Qизб, кДж/ч), определяется выражением:
/>
где Lпр − требуемоеколичество приточного, м3/ч;
C − удельная теплоёмкость воздухапри постоянном давлении, равная 1 кДж/(кг∙град);
ρпр −плотность приточного воздуха, кг/м3;
tвыт − температура удаляемоговоздуха, ºС;
tпр − температура приточноговоздуха, ºС.
Для эффективного удаленияизбытков явной теплоты температура приточного воздуха должна быть на 5−6 ºСниже температуры воздуха в рабочей зоне.
Количество приточноговоздуха, необходимо для удаления влаги, выделившейся в помещении, рассчитываютпо формуле:
/>
где Gвп − масса водяных паров,выделяющихся в помещении, г/ч;
dвыт − содержание влаги вудаляемом из помещения воздухе, г/кг;
dприт − содержание влаги внаружном воздухе, г/кг;
ρпр −плотность приточного воздуха.
По способу перемещениявоздуха вентиляция может быть как естественной, так и с механическимпобуждением, возможно также сочетание этих двух способов. При естественнойвентиляции воздух перемещается за счёт разности температур в помещении инаружного воздуха, а также в результате действия ветра.
Способы естественнойвентиляции: инфильтрация, проветривание, аэрация, с использованием дефлекторов.
При механическойвентиляции воздух перемещается с помощью специальных воздуходувныхмашин-вентиляторов, создающих опрелённое давление и служащих для перемещениявоздуха в вентиляционной сети. Чаще всего на практике используют осевыерадиаторы.
Для создания требуемыхпараметров микроклимата на определённом участке производственного помещенияиспользуется местная приточная вентиляция. Она подаёт воздух не во всепомещения, а лишь в ограниченную часть. Местная приточная вентиляция может бытьобеспечена путём устройства воздушной душей и оазисов, или воздушно-тепловойзавесы.
Воздушные души применяютдля защиты работающих от воздушного теплового излучения интенсивностью 350Вт/м2 и более. Принцип их действия основан на обдуве работающего струёйувлаженного воздушного потока, скорость которого составляет 1−3,5 м/c. При этом увеличивается теплоотдачаот организма человека в окружающую среду.
Воздушных оазисах,представляющих собой часть производственного помещения, ограниченного со всехсторон переносными перегородками, создаются требуемые параметры микроклимата.Указанные источники используются в горячих цехах.
Для защиты людей отпереохлаждения в холодное время года в дверных проёмах и воротах устраиваютвоздушные и воздушно-тепловые завесы. Принцип их работы основан на том, что подуглом к холодному воздушному потоку, поступающему в помещение, направленвоздушный поток (комнатной температуры или подогретый) который либо снижаетскорость и изменяет направление холодного потока, уменьшая вероятностьвозникновения сквозняков в производственном помещении, либо подогреваетхолодный поток (в случае воздушно-тепловой завесы).
3.2Кондиционирование воздуха
В настоящие время дляподдержания для требуемых параметров микроклимата широко применяют установкидля кондиционирования воздуха (кондиционирования). Кондиционированием воздуханазывается создание и автоматическое поддержание в производственных или бытовыхпомещениях независимо от внешних метеорологических условий постоянных илиизменяющихся по определённой программе температуры, влажности, чистоты искорости движения воздуха, сочетания которых создаёт комфортные условия трудаили требуется для нормального протекания технологического процесса. Кондиционер− это автоматизированная вентиляционная установка, поддерживающая впомещении заданные параметры микроклимата.
3.3Системы отопления
Для поддержания заданнойтемпературы воздуха в помещениях в холодное время года используют водяную,паровую, воздушную и комбинированную системы отопления.
В системах водяногоотопления в качестве теплоносителя используется вода, либо перегретая выше этойтемпературы. Такие системы отопления наиболее эффективны всанитарно-гигиеническом отношении.
Системы паровогоотопления используется, как правило, в промышленных помещениях. Теплоносителемв них является водяной пар низкого или высокого давления.
В воздушных системах дляотопления используется нагретый в специальных установках (калориферах) воздух.Комбинированные системы отопления используют в качестве элементов рассмотренныевыше системы отопления.
3.4Контрольно-измерительные приборы
Параметры микроклиматы впроизводственных помещениях контролируются различными контрольно-измерительнымиприборами. Для измерения температуры воздуха в производственных помещенияхприменяют ртутные (для измерения температуры выше 0 ºС) и спиртовые (дляизмерения температуры ниже 0 ºС) термометры. Если требуется постояннаярегистрация изменения температуры во времени, используют приборы, называемыетермографами.
Измерение относительнойвлажности воздуха осуществляется психрометрами и гигрометрами; для регистрацииизменения этого параметра во времени служит гигрограф.
Аспирационный психрометр,состоящий из сухого и влажного термометров, помещенных в металлические трубки иобдуваемых воздухом со скоростью 3−4 м/c, в результате чего повышается стабильность показанийтермометров и практически устраняется влияние теплового излучения. Определениеотносительной влажности осуществляется также с использованием психометрическихтаблиц. Аспирационные психрометры, например МВ-4М или М-34, могут бытьиспользованы для одновременного измерения в помещении температуры воздуха иотносительной влажности.
Другим устройством дляопределения относительной влажности служит гигрометр, действие которогоосновано на свойстве некоторых органических веществ удлиняться во влажномвоздухе и укорачиваться. Измеряя деформацию чувствительности элемента, можносудить о величине относительной влажности в производственном помещении. Примеромгигрографа может служить прибор типа М-21.
Скорость движения воздухав производственном помещении измеряется − анемометрами. Работакрыльчатого анемометра основана на изменении скорости вращения специальногоколеса, оснащенного алюминиевыми крыльями, расположенными под углом 45º кплоскости, перпендикулярной оси вращения колеса. Ось соединена со счетчикомоборотов. При изменении скорости воздушного потока изменяется и скоростьвращения, т.е. увеличивается (уменьшается) число оборотов за определённыйпромежуток времени. По этой информации можно определить скорость воздушногопотока.
Интенсивность тепловогоизмеряют актинометрами, действие которых основано на поглощении тепловогоизлучения и регистрации выделившейся тепловой энергии. Простейший тепловойприёмник − термопара. Представляет собой электрический контур из двухпроволок, изготовленных из различных материалов (как металлов, так иполупроводников). Две проволоки из различных материалов сваривают или спаиваютмежду собой. Тепловое излучение нагревает один из спаев двух проволок, в товремя как другой спай служит для сравнения и поддерживается при постояннойтемпературе.
Списокиспользованных источников
1. Безопасностьжизнедеятельности / Под ред. Л.А. Муравья. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2003. — 431 с.
2. Белов С.В.Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов С.В. Белов, А.В. Ильницкая,А.Ф. Козьяков. — 4-е изд. испр. и доп. М.: Высшая школа, 2004. — 606 с.
3. Безопасностьжизнедеятельности: учебное пособие для вузов Н.П. Кукин, В.Л. Лапин, Н.Л. Пономарёв.- 2-е изд. испр. и доп. М.: Высшая школа, 2001. — 319 с.