Контрольная работа: Микроклимат производственных помещений

где S − поверхность излучения, м2;

τ − время, с;

C1-2 − коэффициент взаимного излучения, ;

Θ − средний угловой коэффициент.

Человек в процессе труда постоянно находится в состоянии теплового взаимодействия с окружающей средой. Для нормального протекания физиологических процессов в организме человека требуется поддержание практически постоянной температуры (36,6 ºС). Способность человеческого организма к поддержанию постоянной температуры носит название терморегуляции. Терморегуляция достигается отводом выделяемого организмом тепла в процессе жизнедеятельности в окружающее пространство.

Теплоотдача от организма в окружающую среду происходит в результате: теплопроводности через одежду (Qт); конвекции тела (Qк); излучения на окружающие поверхности (Qи), испарения влаги с поверхности кожи (Qисп); нагрева выдыхаемого воздуха (Qв), т.е.:

Qобщ = Qт + Qк + Qи + Qисп + Qв

Это уравнение носит название уравнения теплового баланса. Вклад перечисленных выше путей передачи тепла непостоянен и зависит параметров микроклимата в производственном помещении, а также от температуры окружающих человека поверхностей (стен, потолка, оборудования). Если температура этих поверхностей ниже температуры человеческого тела, то теплообмен излучением идёт от организма человека к холодным поверхностям. В противном случае теплообмен осуществляется в обратном направлении: от нагретых поверхностей к человеку. Теплоотдача конвекцией зависит от температуры воздуха в помещении и скорости его движения испарения − от относительной влажности и скорости движения воздуха. Основную долю в процессе отвода тепла от организма человека (порядка 90% общего количества тепла) вносят излучение, конвекция и испарение.

Нормальное тепловое самочувствие человека при выполнении им работы любой категории тяжести достигается при соблюдении теплового баланса. Рассмотрим, как влияют основные параметры микроклимата на теплоотдачу от организма человека в окружающую среду.

Влияние температуры окружающего воздуха на человеческий организм связано в первую очередь с сужением или расширением кровеносных сосудов кожи. Под действием низких температур воздуха кровеносных сосуды кожи сужаются, в результате чего замедляется поток крови к поверхности тела и снижается теплоотдача от поверхности тела за счёт конвекции и излучения. При высоких температурах окружающего воздуха наблюдается обратная картина: за счёт расширения кровеносных сосудов кожи и увеличения притока крови существенно увеличивается теплоотдача.

В нормативных документах введены понятия оптимальных и допустимых параметров микроклимата.

Оптимальными микроклиматическими условиями являются такие сочетания количественных параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции.

Допустимые условия обеспечивают таким сочетанием количественных параметров микроклимата, которое при длительном и систематическом воздействии на человека может вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособленных возможностей.

В ГОСТ 12.1.005-88 “Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования” представлены оптимальные и допустимые параметры микроклимата в производственном помещении в зависимости от тяжести выполняемых работ, количества избыточного тепла в помещении и сезона (времени года).

В соответствии с этим ГОСТом различают холодный и перехолодный периоды года (со среднесуточной температурой наружного воздуха ниже +10 ºС), а также теплый период года (с температурой +10 ºС и выше). Все категории выполняемых работ подразделяются на: легкие (энергозатраты до 172 Вт), средней тяжести (энергозатраты до 172−293 Вт) и тяжёлые (энергозатраты более 293 Вт). По количеству избыточного тепла производственные помещения делятся на помещения с незначительными избытками явной теплоты (Qя.т. ≤ 23,2 Дж/м3∙с) и помещения со значительным избытками явной теплоты (Qя.т. > 23,2 Дж/м3∙с). Производственные помещения с незначительными избытками явной теплоты относятся к “холодным цехам”, а со значительными − к “горячим”.

Для поддержания нормальных параметров микроклимата в рабочей зоне применяют: механизацию и автоматизацию технологических процессов, защиту от источников теплового излучения, устройство систем вентиляции, кондиционирования воздуха и отопления. Важное место имеет и правильная организация труда и отдыха работников, выполняющих трудоёмкие работы в горячих цехах.

Механизация и автоматизация производственного процесса позволяет резко снизить трудовую нагрузку на работающих (массу поднимаемого и перемещаемого вручную груза, расстояние перемещения груза, уменьшить переходы, обусловленные технологическим процессом), вовсе убрать человека из производственной среды, переложив его трудовые функции на автоматизированные машины и оборудование. Для защиты от теплового излучения используют различные теплоизолирующие материалы, устраивают теплозащитные экраны и специальные системы вентиляции (воздушное душирование). Теплозащитные средства должны обеспечивать тепловую облучённость на рабочих местах не более 350 Вт/м2 и температуру поверхности оборудования не выше 35 ºС при 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, − низкий коэффициент теплопроводности, который составляет для большинства из них 0,025−0,2 Вт/м∙К.

Для теплоизоляции используют различные материалы, например, асбестовую ткань и картон, специальные бетон и кирпич, минеральную и шлаковую вату, стеклоткань и др. В качестве теплоизоляционных материалов для трубопроводов пара и горячей воды, а также для трубопроводов холодоснабжения, используемых в промыленных холодильниках, могут быть использованы материалы минеральной ваты.

Теплозащитные экраны используют для локализации источников теплового излучения, снижения облученности на рабочих местах, а также для снижения температуры поверхностей.

Для количественной характеристики защитного действия экрана используют следующие показатели: кратность ослабления теплового потока (m); эффективность действия экрана (ηэ). Эти характеристики выражаются следующими зависимостями:

где Е1 и Е2 − интенсивность теплового облучения на рабочем месте соответственно до и после установки экранов, Вт/м2.

Различают теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие экраны. Теплоотражающие экраны изготавливаются из алюминия или стали, а также фольги или сетки на их основе. Теплопоглощающие экраны представляют собой конструкции из огнеупорного кирпича, асбестового картона или стекла. Теплоотводящие экраны − это полые конструкции, охлаждаемые изнутри водой.

Своеобразным теплоотводящим прозрачным экраном служит так называемая водяная завеса, которую устраивают у технологических отверстий промышленных печей и через которую вводят внутрь печей инструменты, обрабатываемые материалы, заготовки и др.

3 Создание требуемых параметров микроклимата

3.1 Системы вентиляции

Для создания требуемых параметров микроклимата в производственном помещении применяют системы вентиляции и кондиционирования воздуха, а также различные отопительные устройства. Вентиляция представляет собой смену воздуха в помещении, предназначенную поддерживать в нем соответствующие метеорологические условия и чистоту воздушной среды.

Вентиляция помещений достигается удалением из них нагретого или загрязненного воздуха и подачей чистого наружного воздуха. Общеобменная вентиляция, предназначенная для обеспечения заданных метеорологических условий осуществляет смену воздуха во всём помещении. Она предназначена для поддержания требуемых параметров воздушной среды во всём объёме помещения. Схема такой вентиляции представлена внизу (рисунок 2).