Методичка к ЛР № 4: Микроклиматические условияна рабочем месте

Скачать

Цель работы: получить представление об основных параметрах микроклимата; изучить принципы нормирования микроклиматических условий в помещениях; исследовать и оценить параметры микроклимата на рабочем месте.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Микроклимат и его влияние на организм человека

Одним из необходимых условий комфортной жизнедеятельности человека является обеспечение нормативных условий, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека. Таки-ми условиями являются температура, влажность и скорость движения воздуха, а также интенсивность теплового излучения от нагретых поверхностей. Совокупность этих показателей, характерных для конкретного помещения, называется микроклиматом [2]. Микроклимат оказывает существенное влияние на функциональную деятельность человека, его здоровье и является одним из важнейших факторов, определяющих состояние санитарно-гигиенических условий труда.
В процессе жизнедеятельности организм человека продуцирует тепло. Значительная часть энергии, высвобождающейся при распаде пищи, трансформируется в теплоту, но основное количество теплоты (65…70 %) вырабатывается поперечнополосатыми (скелетными) мышцами и печенью. При интенсивной мышечной работе количество выделяемой в мышцах теплоты повышается до 90 % от общей теплопродукции тела человека.
В теле человека за 1 час образуется столько тепла, сколько нуж-но, чтобы вскипятить 1 литр ледяной воды. И если бы тело было непроницаемым для тепла футляром, то уже через час температура те-ла человека, находящегося в состоянии покоя, поднялась бы примерно на 1,5 °С, а часов через 40 достигла бы 100 °С. Теплопродукция воз-растает при выполнении физической работы, причём тем больше, чем тяжелее работа. При температуре окружающего воздуха 18 °С тепло-продукция взрослого человека примерно составляет:
– в состоянии покоя 100 Дж/с (1 джоуль в секунду = 1 Вт);
– при выполнении лёгкой работы 180 Дж/с;
– при выполнении работы средней тяжести 335 Дж/с;
– при выполнении тяжёлой работы 650 Дж/с.
Тем не менее, температура внутренней среды тела человека по-стоянна и составляет примерно 37 °С, что необходимо для обеспече-ния непрерывного течения обмена веществ в организме. Терморегуля-ция обеспечивается совокупностью физиологических процессов, направленных на поддержание относительного постоянства темпера-туры внутренней среды организма в условиях изменения температуры среды и тяжести выполняемой работы с помощью теплопродукции и теплоотдачи, которые обусловлены деятельностью центральной нерв-ной системы, регулирующей обмен веществ, кровообращение, потоот-деление и деятельность скелетных мышц.
Теплопродукция (химическая терморегуляция) – это способ поддержания температуры тела на оптимальном уровне, осуществляе-мый за счёт изменения интенсивности образования тепла в организме. Она зависит от индивидуальных особенностей организма, температу-ры окружающей среды, интенсивности мышечной работы, характера питания, эмоционального состояния и др.
Теплоотдача (физическая терморегуляция) – это способ под-держания температуры тела путём отдачи тепла в окружающую среду. Эффективным органом теплоотдачи является кожа, к которой потоки тепла переносятся в основном кровью. Рассеяние тепла от тела человека в окружающую среду происходит различными путями:

теплопередача (теплопроводность) через одежду Qт;

конвекция при обдуве воздухом тела человека Qк;

тепловое излучение в окружающее пространство Qизл;

испарение влаги с поверхности кожи Qисп;

дыхание (нагрев вдыхаемого воздуха) Qд.
Теплопередача (теплопроводность) – это теплообмен между двумя телами через поверхность раздела между ними в виде распространения тепла из более нагретых тел в менее нагретые. Теп-лопередача Qт от человека через сухую одежду обычно незначительна.
Конвекция представляет собой процесс теплообмена между те-лом человека и средой, осуществляемый движущимся воздухом с бо-лее низкой температурой, чем температура кожи. Перенос тепла кон-векцией зависит от температуры окружающего воздуха и скорости его движения. В состоянии покоя при комфортных параметрах микрокли-мата теплоотдача конвекцией Qк составляет около 30 % всей отводи-мой теплоты с поверхности тела человека.
Тепловое излучение представляет собой процесс рассеяния теп-ловой энергии нагретых тел в окружающее пространство путём испус-кания инфракрасных волн длиной 5…20 мкм. Тепловое излучение тем больше, чем ниже температура окружающих человека поверхностей. Тепловые лучи непосредственно воздух практически не нагревают, но хорошо поглощаются твёрдыми телами и нагревают их. В помещении с холодными предметами большой теплоёмкости (холодные стены, каменные колонны, металлические сейфы, холодильники, холодные окна и др.) тело человека без всякого контакта или соприкосновения с этими предметами излучает в их направлении тепловые лучи. Нагрева-ясь, холодные предметы сами становятся источниками тепла и уже пу-тём конвекции нагревают воздух. Если температура кожи и окружаю-щих предметов одинакова, отдача тепла излучением становится невоз-можной. Если температура окружающих предметов превышает темпе-ратуру кожи, тело человека поглощает инфракрасные лучи и нагрева-ется. Доля теплоотдачи излучением
Qизл в общем теплопотоке с тела человека наиболее весома – около 45 %.
Испарение влаги с поверхности кожи связано у человека с по-тоотделением. В среднем за сутки при комфортных параметрах микро-климата выделяется около 500 мл пота, но при высокой температуре воздуха (30 °С и выше), особенно при выполнении тяжёлой физиче-ской работы, потоотделение может усиливаться в десятки раз и дости-гать 1 – 1,5 л/ч. При испарении пота с поверхности кожи организм те-ряет энергию в виде скрытой теплоты испарения, которая составляет 2,45 кДж/мл. Это приводит к снижению температуры тела. Испарение пота с поверхности кожи происходит только в том случае, если отно-сительная влажность окружающего воздуха φ < 100 %. С уменьшением относительной влажности воздуха и с ростом скорости его движения интенсивность испарения пота возрастает. Таким образом, количество теплоты, отдаваемой в окружающий воздух с поверхности тела при испарении пота, зависит от температуры, скорости движения и относи-тельной влажности воздуха, а также от интенсивности работы, выпол-няемой человеком. В среднем доля отводимого с тела человека тепла за счёт испарения пота Qисп составляет 20 %.
В процессе дыхания воздух, попадая в легкие человека, нагре-вается до температуры тела и полностью насыщается водяными пара-ми. Чем больше физическая нагрузка и ниже температура окружающей среды, тем больше отдается теплоты с выдыхаемым воздухом. С уве-личением температуры и влажности окружающего (вдыхаемого) воз-духа количество теплоты, отводимой через дыхание, уменьшается. В состоянии покоя теплоотдача с выдыхаемым воздухом (Qд) состав-ляет около 5 % всей отводимой теплоты с поверхности тела человека.
В тепловом балансе организма ведущую роль играет теплоотдача (физическая терморегуляция) как наиболее управляемая и изменчивая. При низкой температуре окружающей среды (15 °С и ниже) около 90 % суточной теплоотдачи происходит за счёт теплопроводности и теплового излучения. В этих условиях видимого потоотделения не происходит. При температуре воздуха 18…22 °С теплоотдача за счёт теплопроводности и теплового излучения уменьшается, но увеличивается потеря тепла организмом путём испарения пота с поверхности кожи. При повышении температуры окружающей среды до 35 °С теплоотдача с помощью излучения и конвекции становится невозможной и температура тела поддерживается на постоянном уровне исключи-тельно с помощью испарения пота с поверхности кожи. При большой влажности воздуха, когда испарение воды затруднено, может возник-нуть перегревание тела и развиться тепловой удар.
Включение теплопродукции (химической терморегуляции) про-исходит тогда, когда физическая терморегуляция оказывается недоста-точной для поддержания постоянства температуры тела.
Нарушение теплового равновесия приводит к понижению или повышению температуры внутренней среды тела. Жизнедеятельность организма человека возможна лишь при температуре внутренних ор-ганов не ниже +25 °С и не выше +43 °С.
При повышении температуры тела на 1 °С начинает ухудшаться самочувствие, появляются вялость, раздражительность, учащаются пульс и дыхание, снижается внимательность, растёт вероятность несчастных случаев. При температуре 39 °С человек может упасть в обморок.
При снижении температуры внутренней среды тела от 37 до 34 °С вначале возникает возбуждение, связанное с появлением озноба, учащением дыхания и пульса, дрожанием мышц. При дальнейшем снижении температуры до 27 °С мышцы коченеют, возникает чувство скованности суставов, кожа приобретает синеватый оттенок, становит-ся холодной на ощупь, наблюдается замедление пульса и дыхания, возможна потеря сознания. При температуре тела ниже 27 °C человек уже не реагирует на внешние раздражители, невозможно определить пульс и дыхание.
Температура кожных покровов может изменяться в относитель-но широких пределах в зависимости от температуры окружающей сре-ды, части тела и степени защищённости одеждой. Так, температура кожи туловища и головы 32…34 °С; на пальцах ног, кончике носа, уш-ной раковине 22 °С; на открытой тыльной стороне ладоней в холодное время года до 12…14 °С.
Ведущим фактором, определяющим уровень теплового баланса, являются параметры окружающей среды помещения, составляющие его микроклимат.
Организм человека постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Величина тепловыделений ор-ганизма человека Qч зависит от степени физического напряжения в определённых микроклиматических условиях. Нормальное протекание физиологических процессов в организме возможно, когда выделяемое организмом тепло непрерывно отводится в окружающую среду, а сре-да способна его полностью воспринять:
Qч = Qт + Qк + Qизл + Qисп + Qд.
Таким образом, при соблюдении теплового баланса обеспечи-ваются комфортные условия для организма человека, соответствую-щие данному виду деятельности. В комфортных условиях у человека не возникает температурных ощущений холода или перегрева.
Экспериментально установлено, что оптимальный теплообмен и, следовательно, максимальная производительность труда имеют ме-сто, если составляющие процесса теплоотдачи находятся в следующих пределах: Qт + Qк = 30 %, Qизл = 45 %, Qисп = 20 %, Qд = 5 %.
Комфортные микроклиматические условия являются важным фактором обеспечения высокой производительности труда и профи-лактики заболеваний.
Показатели микроклимата (температура, влажность и скорость движения воздуха, а также интенсивность теплового излучения от нагретых поверхностей) оказывают непосредственное влияние на теп-ловое самочувствие человека и его работоспособность. Если тепловое равновесие нарушено, то происходит перегрев или переохлаждение организма.
Температура воздуха оказывает большое влияние на состояние организма человека. Высокая температура окружающего воздуха по-вышает утомляемость, снижает работоспособность, может привести к перегреву организма или вызвать тепловой удар. При небольшом пе-регреве возникают небольшое повышение температуры тела человека, обильное потоотделение, появляется ощущение жажды, учащаются дыхание и пульс. В более тяжёлых условиях может случиться тепло-вой удар, сопровождающийся повышением температуры внутренней среды тела до 39 °С, слабым и учащённым пульсом, потерей сознания. Характерным признаком наступления теплового удара является почти полное прекращение потоотделения. Тепловой удар может привести к смертельному исходу.
Низкая температура окружающего воздуха может вызвать мест-ное или общее переохлаждение организма человека, стать причиной простудных заболеваний или обморожения.
Влажность воздуха имеет большое значение в процессе тепло-обмена организма с внешней средой как фактор, существенным обра-зом изменяющий величину отдачи тепла. Влажность воздуха характе-ризует степень его насыщения водяными парами.
Различают следующие понятия влажности воздуха:
– абсолютная влажность (Рабс) – это количество водяного пара, со-держащегося в 1 м3 воздуха при данной температуре (г/м3);
– влажность насыщения (Рнас) определяет состояние воздуха с пре-дельным содержанием водяного пара при данной температуре (г/м3);
– относительная влажность (φ) показывает, насколько водяной пар при данной температуре далёк или близок к состоянию насыщения, и определяется отношением, выраженным в процентах:
100 PPнасабс⋅=ϕ. (1)
Относительная влажность является наиболее важной характери-стикой, так как даёт представление о степени насыщения воздуха во-дяным паром и указывает на его способность принять дополнительное количество пара при испарении пота с поверхности кожи.
Скорость движения воздуха имеет большое значение для со-здания благоприятных условий жизнедеятельности человека. Орга-низм человека начинает ощущать воздушные потоки при скорости около 0,15 м/с. При большой скорости движения воздуха увеличивает-ся интенсивность испарения влаги с поверхности тела человека. Если воздушные потоки имеют температуру до 36 °С, они оказывают осве-жающее действие на организм человека, а при температуре свыше 40 °С действуют угнетающе. Повышение скорости движения воздуха способствует усилению конвективного теплообмена и процесса тепло-отдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению или перегреву организма в зависимости от температуры воздуха.
Тепловое излучение от нагретых поверхностей играет немало-важную роль в создании неблагоприятных микроклиматических усло-вий. Наибольшую опасность возникновения лучистого тепла пред-ставляет расплавленный или нагретый до высоких температур металл. Передача тепла при этом может происходить путём конвекции, тепло-проводности и инфракрасного излучения. Под влиянием теплового об-лучения в организме происходят биохимические изменения, уменьша-ется насыщенность крови кислородом, замедляется кровоток и нару-шается деятельность сердечно-сосудистой и нервной систем. При дли-тельном воздействии инфракрасных лучей может возникнуть катарак-та глаз (помутнение хрусталика). Лучистая энергия, так же как и непо-
средственный контакт с нагретыми до высокой температуры поверх-ностями, может вызвать тепловые ожоги. Кроме того, излучение нагревает окружающие предметы, в результате чего температура воз-духа внутри помещения повышается.
Показатели микроклимата обычно действуют на организм чело-века в различных сочетаниях.
Переносимость человеком температуры, как и его тепловые ощущения, в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. При температуре воздуха более 30 °С работо-способность человека начинает падать. Предельная температура вды-хаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты, около 116 °С.
Чем больше влажность воздуха, тем меньше испаряется пота и тем быстрее наступает перегрев тела. Недостаточная влажность возду-ха может оказаться неблагоприятной из-за интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания, а за-тем и загрязнения болезнетворными микроорганизмами.
Длительное воздействие высокой температуры, особенно в со-четании с повышенной влажностью, может привести к значительному накоплению теплоты в организме и перегреванию выше допустимого уровня – гипертермии – состоянию, при котором температура внут-ренней среды тела поднимается до 38…39 °С. При гипертермии наблюдаются головная боль, головокружение, общая слабость, иска-жение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, обильное потовыделение, учащение пульса и дыхания, временами возникают судороги и, как следствие, тепловой удар с потерей сознания.
Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочув-ствие человека оказывает высокая влажность при температуре воздуха более 30 °С, так как при этом пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое проливное течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходи-мую теплоотдачу. Интенсивное потовыделение при высоких темпера-турах приводит к обезвоживанию организма. Считается допустимым для человека снижение его веса на 2…3 % за счёт испарения влаги. Обезвоживание на 6 % приводит к нарушению умственной деятельно-сти, снижению остроты зрения и потере сознания, а обезвоживание на 10 % – к смерти. Вместе с потом организм теряет значительное коли-чество минеральных солей, микроэлементов и водорастворимых вита-минов (С, B1, В2). При неблагоприятных условиях потеря жидкости может достигать 8…10 л за смену. При этом потери соли NaCl дости-гают 40 г, что составляет почти 30 % её общего количества в организ-
ме человека. Потеря соли лишает кровь способности удерживать воду и приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. При высокой температуре воздуха и дефиците воды в организме уси-ленно расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки.
Недостаточная влажность воздуха также может оказаться не-благоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания, а затем и загрязнения болезнетворными микроорганизмами. Поэтому при дли-тельном пребывании людей в закрытых помещениях рекомендуется ограничиваться относительной влажностью в пределах 30…70 %.
Процессы жизнедеятельности при пониженной температуре, большой подвижности и влажности воздуха могут быть причинами охлаждения и переохлаждения. Прирост обменных процессов при по-нижении температуры внутренней среды тела на 1 °С составляет около 10 %, а при интенсивном охлаждении он может возрасти в три раза по сравнению с уровнем основного обмена. Появление мышечной дрожи, при которой внешней работы не совершается и имеет место превраще-ние всей энергии в теплоту, может в течение некоторого времени за-держивать снижение температуры внутренних органов. Результатом действия низких температур являются холодовые травмы.

  1. Нормирование показателей микроклимата
    Гигиенические требования к показателям микроклимата для рабочих мест в производственных помещениях установлены СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах» (раздел II «Микроклимат на рабочих местах») и являются обязательными для всех предприятий и организаций. При этом учитываются категории выполняемых работ, продолжительность работы и периоды года.
    В зависимости от общих энерготрат организма выполняемые человеком работы подразделяются на следующие категории: лёгкие (категория I), средней тяжести (категория II) и тяжёлые (категория III).
    К категории Iа относятся работы, производимые сидя с энер-готратами до 139 Вт.
    К категории Iб относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой с энерготратами от 140 до 174 Вт.
    К категории IIа относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в по-ложении стоя или сидя с энерготратами от 175 до 232 Вт.
    К категории IIб относятся работы, связанные с ходьбой, пере-мещением и переноской тяжестей до 10 кг с энерготратами 233…290 Вт.
    50
    К тяжёлым физическим работам (категория III) относятся все виды деятельности с энерготратами более 290 Вт. Эти работы связаны с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значи-тельных тяжестей (свыше 10 кг) и требуют больших физических уси-лий.
    СанПиН 2.2.4.3359-16 учитывают также два периода года: хо-лодный со среднесуточной температурой наружного воздуха ≤ +10 °С и тёплый со среднесуточной температурой воздуха выше +10 °С.
    Нормируемыми показателями микроклимата в производ-ственных помещениях являются:
    – температура воздуха;
    – температура поверхностей ограждающих конструкций (стены, пол, потолок), устройств (экраны и т.п.), оборудования или его ограждения;
    – относительная влажность воздуха;
    – скорость движения воздуха;
    – интенсивность теплового облучения.
    Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оп-тимального или допустимого теплового состояния организма.
    Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового состояния человека. Они обеспе-чивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегу-ляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают пред-посылки для высокого уровня работоспособности и являются предпо-чтительными на рабочих местах.
    Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нару-шений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению об-щих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению ме-ханизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Они устанавливаются в случаях, когда по техно-логическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины.
    Если допустимые нормативные величины показателей микро-климата невозможно установить из-за требований к производственно-му процессу или экономически обоснованной нецелесообразности, условия микроклимата следует рассматривать как вредные.
    В табл. 1 приведены оптимальные (допустимые) показатели микроклимата на рабочих местах производственных помещений.
    Таблица 1
    Оптимальные (допустимые) величины параметров микроклимата
    Период года
    Категория работ
    Температура воздуха, °С
    Температура поверхностей, °С
    Относитель-ная влажность
    воздуха, %
    Скорость
    движения воздуха, м/с
    Холод-ный

    22-24 (20-25)
    21-25 (19-26)
    60-40 (15-75)
    0,1 (0,1)

    21-23 (19-24)
    20-24 (18-25)
    60-40 (15-75)
    0,1 (0,1-0,2)
    IIа
    19-21 (17-23)
    18-22 (16-24)
    60-40 (15-75)
    0,2 (0,1-0,3)
    IIб
    17-19 (15-22)
    16-20 (14-23)
    60-40 (15-75)
    0,2 (0,2-0,4)
    III
    16-18 (13-21)
    15-19 (12-22)
    60-40 (15-75)
    0,3 (0,2-0,4)
    Тёплый

    23-25 (21-28)
    22-26 (20-29)
    60-40 (15-75)
    0,1 (0,1-0,2)

    22-24 (20-28)
    21-25 (19-29)
    60-40 (15-75)
    0,1 0,1-0,3)
    IIа
    20-22 (18-27)
    19-23 (17-28)
    60-40 (15-75)
    0,2 (0,1-0,4)
    IIб
    19-21 (16-27)
    18-22 (15-28)
    60-40 (15-75)
    0,2 (0,2-0,5)
    III
    18-20 (15-26)
    17-21 (14-27)
    60-40 (15-75)
    0,3 (0,2-0,5)
    Допустимые величины интенсивности теплового облучения по-верхности тела работающих на рабочих местах от производственных источников (материалов, изделий и прочего), нагретых до температу-ры не более 600 °C, не должны превышать:
    – 35 Вт/м2 при облучении более 50 % поверхности тела;
    – 70 Вт/м2 при облучении от 25 до 50 % поверхности тела;
    – 100 Вт/м2 при облучении не более 25 % поверхности тела.
    Допустимые величины интенсивности теплового облучения по-верхности тела работающих от источников излучения, нагретых до температуры более 600 °C (раскалённый или расплавленный металл, стекло, пламя и др.), не должны превышать 140 Вт/м2. При этом облу-чению не должно подвергаться более 25 % поверхности тела с обяза-тельным использованием средств индивидуальной защиты, в том чис-ле средств защиты лица и глаз.
    При наличии теплового облучения работающих температура воздуха на рабочих местах не должна превышать, в зависимости от ка-тегории работ, следующих величин:
    25 °C – при категории работ Iа; 24 °C – при категории работ Iб;
    22 °C – при категории работ IIа; 21 °C – при категории работ IIб;
    20 °C – при категории работ III.
    В целях профилактики неблагоприятного воздействия микро-климата должны быть использованы защитные мероприятия, направ-ленные на нормализацию теплового состояния организма работающе-го (спецодежда, средства индивидуальной защиты, помещения для от-дыха с нормируемыми показателями микроклимата, регламентация времени пребывания в неблагоприятном микроклимате).
    52
  2. Оценка сочетанного воздействия показателей микроклимата
    3.1. Эффективная температура
    Для оценки комплексного влияния показателей микроклимата на организм человека при отсутствии теплового излучения от нагретых поверхностей используется метод эффективных температур. Этот ме-тод позволяет судить о тепловом состоянии человека (о тепловом комфорте или дискомфорте). Для его использования введено понятие эффективной температуры (ЭТ), которая характеризует субъективное тепловое ощущение человека при одновременном (комплексном) воз-действии температуры, влажности и скорости движения воздуха.
    Эффективная температура определяется температурой, ка-кую имел бы неподвижный воздух при его 100%-й относительной влажности, в котором тепловое ощущение человека оказалось бы точ-но таким же, как и в воздухе с заданным сочетанием температуры, влажности и скорости движения.
    Область ЭТ в интервале от 17,2 до 21,7 °С, вызывающая у 50 % по-летнему одетых людей состояние теплового комфорта, называется зоной комфорта. Внутри зоны комфорта выделяют линию оптимально-го комфорта, соответствующую 18,9 °С эффективной температуры, при которой почти у всех исследуемых людей возникает ощущение комфорта.
    На рис. 2 приведена номограмма, позволяющая в окрестности зоны комфорта определить влияние параметров микроклимата на теп-ловое ощущение человека и соответствующим образом воспользовать-ся этим.
    3.2. ТНС-индекс
    Для оценки сочетанного воздействия на организм человека тем-пературы, влажности, скорости движения воздуха и теплового облуче-ния используется индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс).
    ТНС-индекс определяется на основе величин температуры смо-ченного термометра аспирационного психрометра (tвл) и температуры внутри зачернённого шара (tш) по формуле: ТНС = 0,7tвл + 0,3tш, °C.
    Температура внутри зачернённого шара измеряется тер-мометром, помещённым в центр зачернённого полого ша-ра (рис. 1); tш отражает влияние температуры воздуха, температуры поверхностей и скорости движения воздуха. Зачернённый шар должен иметь диаметр 90 мм, мини-мально возможную толщину и коэффициент поглощения 0,95.
    Рис. 1. Термометр с зачернённым шаром
    53
    Допустимые величины ТНС-индекса на рабочих местах не должны превышать, в зависимости от категории выполняемых работ, следующих величин:
    22,2 – 26,4 °C — при категории работ Iа;
    21,5 – 25,8 °C — при категории работ Iб;
    20,5 – 25,1 °C — при категории работ IIа;
    19,5 – 23,9 °C — при категории работ IIб;
    18,0 – 21,8 °C — при категории работ III.
    Рис. 2. Номограмма для определения эффективной температуры
    54
  3. Приборы для исследования микроклимата
    Термометры. Температура воздуха контролируется термомет-рами, устанавливаемыми постоянно на стенах или колоннах на высоте около I,5 м и не ближе 1 м от нагревательных приборов. Для этого ис-пользуются жидкостные (ртутные и спиртовые) термометры расши-рения. Ртутные термометры обладают большой точностью и позво-ляют измерять температуру от –35 до +350 °С. Спиртовые термометры менее точные и позволяют измерять температуру от –70 до +65 °С.
    Парный термометр применяется для измерения температуры воздуха в помещениях, имеющих источники тепловых излучений. Обычные термометры в таких условиях показывают температуру по-верхности самого термометра, нагреваемого тепловыми излучениями. Парный термометр состоит из двух термометров, у одного из которых резервуар со спиртом посеребрён, а у другого зачернён. Поэтому один отражает основную часть лучистого тепла, а другой поглощает его. Истинная температура воздуха при этом определяется по формуле:
    tтепл = tб – К(tч – tб), (2)
    где tб – показания «блестящего» термометра; tч – показания “чёрно-го» термометра; К – градуировочный коэффициент.
    Электронные термометры обладают рядом важных преиму-ществ по сравнению с жидкостными: они более чувствительны и поз-воляют производить измерения на расстоянии. Принцип их действия основан на существовании контактной разности потенциалов между двумя соприкасающимися разнородными металлами (термоэлектриче-ские термометры) или на использовании свойства металлов изменять своё электрическое сопротивление в зависимости от температуры (термометры сопротивления).
    Психрометры и гигрометры применяются для определения влажности воздуха. Наиболее распространёнными при измерениях от-носительной влажности воздуха являются психрометры Августа и Ас-смана, волосяные, пленочные и электронные гигрометры.
    Психрометр Августа состоит из двух одинаковых термомет-ров. Резервуар одного из них обёрнут батистом, смоченным в дистил-лированной воде. С рабочей поверхности «влажного» термометра вода испаряется тем сильнее, чем суше воздух, и тем сильнее охлаждает его. Поэтому показания «влажного» термометра всегда ниже показа-ний «сухого» (при влажности 100 % показания обоих термометров одинаковы).
    Относительная влажность воздуха (%) при измерении с помо-щью психрометра Августа определяется по формуле
    %100P)Pt -(t -Pс нас.атмвcв нас.⋅=αϕ, (3)
    где Pнас. в – давление насыщенного пара при температуре «влажного» термометра (табл. 2), гПа; Pнас. с – давление насыщенного пара при температуре «сухого» термометра (табл. 2), гПа; Pатм – атмосферное (барометрическое) давление, гПа; tс – показания «сухого» термометра, °С; tв – показания «влажного» термометра, °С; α – психрометрический коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха (табл. 3).
    Недостатком психрометра Августа является непостоянство ско-рости воздуха вокруг влажного термометра из-за сквозняков и т.п.
    Психрометр Ассмана состоит из двух одинаковых термометров, помещённых в двойные трубки, через которые вентилятором прокачи-вается воздух. Это обеспечивает защиту термометров от лучистой теп-лоты и гарантирует постоянную скорость воздуха вокруг термометров. Относительная влажность воздуха определяется по формуле
    . 100%P)Pt -(t100,497 -Pс нас.атмвcв нас.3-⋅⋅=ϕ (4)
    Таблица 2
    Давление и плотность насыщенного пара при различных температурах
    t, °С
    Давление насыщенно-го пара, гПа
    Плотность насыщенного пapa, г/м3
    t, °С
    Давление насыщенно-го пара, гПа
    Плотность насыщенного пapa, г/м3
    11
    l3,12
    10,0
    20
    23,38
    17,3
    12
    14,02
    10,7
    21
    24,86
    18,3
    13
    14,97
    11.4
    22
    26,43
    19.4
    14
    15,98
    12,1
    23
    28,08
    20,0
    15
    17,05
    12,8
    24
    29,83
    21.8
    16
    I8,17
    13,6
    25
    31.67
    23,0
    17
    19,37
    14,5
    26
    33.60
    24.4
    18
    20,63
    15,4
    27
    35.64
    25.8
    19
    21,97
    16,3
    28
    37,79
    27,2
    Таблица 3
    Значения психрометрического коэффициента
    Скорость движения воздуха, м/с
    0,13
    0,16
    0,20
    0,40
    0.80
    2,3
    α
    0,00098
    0,00090
    0,00083
    0,00068
    0.00060
    0.00053
    Примечание. Для закрытых помещений при отсутствии вентиляции α = 0,00083.
    Бытовые психрометры (например, типа ПБУ-1) по принципу действия аналогичны психрометру Августа. Их применяют для быст-
    56
    рой оценки относительной влажности по разности показаний «сухого» и «влажного» термометров с помощью психрометрической таблицы, являющейся составной частью прибора.
    Гигрометры предназначены для непосредственного определе-ния относительной влажности воздуха. Чувствительным элементом гигрометров является обезжиренный в эфире или спирте человеческий волос (или специальная синтетическая плёнка), который соединён со стрелкой-указателем. При уменьшении влажности чувствительный элемент укорачивается, а при увеличении удлиняется, перемещая ко-нец указательной стрелки вдоль шкалы с делениями от 0 до 100 %. Гигрометр – единственный прибор для определения влажности при отрицательных температурах, однако точность его не превышает 5 %.
    Скорость движения воздуха измеряется кататермометрами и анемометрами (крыльчатыми, чашечными и термоэлектрическими).
    Кататермометр предназначен для измерения малых скоро-стей движения воздуха (от 0,04 до 2 м/с) в помещениях. Принцип ра-боты прибора основан на определении суммарно-охлаждающей силы воздушной среды. Кататермометр представляет собой спиртовой тер-мометр со шкалой от 35 до 38 °С. Количество тепла, теряемое ката-термометром при его охлаждении от 38 до 35 °С при всех условиях среды, постоянное, а продолжительность охлаждения различная и за-висит от взаимного действия всех микроклиматических факторов.
    Резервуар со спиртом кататермометра нагревают в воде (60…70 °С) до температуры чуть выше 38 °С, затем вытирают насухо, подвешивают в исследуемом месте (возможно дальше от излучающих тепло приборов) и по секундомеру замеряют время охлаждения ката-термометра от 38 до 35 °С. По существу прибор измеряет охлаждаю-щую способность воздуха при температуре человеческого тела.
    Скорость движения воздуха (V, м/с) определяется по эмпириче-ским формулам:
    V = 6,25·(f/Δt – 0,5)2 при f/Δt < 0,6; (5)
    V = 4,53·(f/Δt – 0,13)2 при f/Δt ≥ 0,6, (6)
    где f = F/Tк – охлаждающая способность воздуха, кал/см2∙с; F = 472 кал/см2 – параметр кататермометра, определяющий ко-личество тепла, теряемого с 1 см2 резервуара кататермометра; Tк – время охлаждения кататермометра от 38 до 35 °С, с;
    Δt – разность между средней температурой кататермометра (36,5 °С) и температурой окружающего воздуха, °С.
    Крыльчатый и чашечный анемометры состоят из восприни-мающей части, вращающейся под действием воздушного потока, и счётного механизма. Крыльчатый анемометр применяется для опреде-
    57
    ления скоростей свободного воздушного потока от 0,3 до 5 м/с, а ча-шечный – от 1 до 20 м/с. Для определения скорости воздушного пото-ка с помощью анемометров определяют скорость вращения восприни-мающей части за определённое время по показаниям счётного меха-низма (число делений в секунду) и по специальному графику перево-дят её в линейную скорость воздуха, м/с.
    Барометры – приборы для измерения атмосферного давления.
    Наиболее распространённым прибором для измерения давления является барометр-анероид, принцип действия которого основан на использовании упругих деформаций мембран анероидных коробок под влиянием изменений атмосферного давления.
    ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
    Измерение параметров микроклимата производится на лабора-торном стенде, оборудованном необходимыми приборами. Порядок выполнения исследований приведён на лабораторном стенде.
    СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА
    Отчёт должен содержать результаты измерений и вычислений, сведённые в табл. 4, и полученные графики.
    Таблица 4
    Результаты измерений и расчётов
    Для рабочего места
    По варианту задания

    вари-анта
    tс, °С
    tв , °С
    φ, %
    Pатм , гПА
    ЭТ
    tтепл , °С
    V, м/с
    φ, %
    Pатм , гПа
    ЭТ
    КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
  4. Теплообмен организма человека с окружающей средой.
  5. Показатели микроклимата и их влияние на человека.
  6. Эффективная температура и ТНС-индекс.
  7. Принципы нормирования параметров микроклимата.
  8. Оптимальные и допустимые микроклиматические условия.
  9. Назначение и принцип действия метеорологических приборов.
    БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
  10. Зайцев Ю.В. Безопасность жизнедеятельности: учеб. пособие для вузов. – Старый Оскол, ТНТ, 2015. – 276 с.
  11. СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требова-ния к физическим факторам на рабочих местах» (раздел II «Микро-климат на рабочих местах»).