Лекція №5
Мікроклімат виробничих приміщень
План
Загальна характеристика мікроклімату виробничих приміщень.
Шкідливі речовини повітря робочої зони.
Дія параметрів мікроклімату на людину. Нормування мікроклімату виробничих приміщень.Загальні заходи та засоби нормалізації мікроклімату та теплозахисту.
Загальна характеристика мікроклімату виробничих приміщень.
Суттєвий вплив на стан організму працівника, його працездатність чинить мікроклімат (метеорологічні умови) у виробничих приміщеннях, під яким розуміють умови внутрішнього середовища цих приміщень, що впливають на тепловий обмін працюючих з оточенням. Як фактор виробничого середовища, мікроклімат впливає на теплообмін організму людини з цим середовищем і, таким чином, визначає тепловий стан організму людини в процесі праці.
Мікрокліматичні умови виробничих приміщень характеризуються такими показниками:
температура повітря (0С),
відносна вологість повітря (%),
швидкість руху повітря (м/с),
інтенсивність теплового (інфрачервоного) опромінювання (Вт/м2) від поверхонь обладнання та активних зон технологічних процесів (в ливарному виробництві, при зварюванні і т. ін.).
Нормальний перебіг фізіологічних процесів, а отже, і хороше самопочуття можливе лише тоді, коли тепло, що виділяється організмом людини, постійно відводиться в навколишнє середовище. Мікрокліматичні умови, які забезпечують цей процес, вважаються найкращими. У разі незадовільних мікрокліматичних умов у організмі людини для підтримання сталої температури тіла починають відбуватися різні процеси, спрямовані на регулювання теплоутворення і тепловіддачі.
При температурі повітря в межах 15-25 °С теплоутворення організму майже не змінюється (зона байдужості). Зі зниженням температури повітря теплоутворення підвищується, головним чином, унаслідок м’язової активності (з’являється тремтіння) та підсилення обміну речовин. З підвищенням температури повітря посилюються процеси тепловіддачі. Кількість тепла, що утворюється в організмі людини, залежить в основному від фізичних навантажень, а рівень тепловіддачі – від мікрокліматичних умов, головним чином, температури повітря.
Наскільки нижча температура повітря і швидкість його руху, настільки більше тепла віддається в навколишнє середовище. При високій температурі значна частина тепла втрачається випаровуванням поту. Разом з потом організм втрачає воду, вітаміни, мінеральні солі, внаслідок чого зневоднюється, порушується обмін речовин. Тому працівники “гарячих” цехів забезпечуються газованою підсоленою водою.
Вологість повітря істотно впливає на віддачу тепла випаровуванням. Через високу вологість випаровування утруднюється і віддача тепла зменшується. Зниження вологості покращує процес тепловіддачі випаровуванням. Однак надто низька вологість спричинює висихання слизових оболонок дихальних шляхів. Велика вологість повітря (понад 70%) несприятливо впливає на теплообмін як при високих, так і при низьких температурах. Якщо температура повітря вище 30°С та велика вологість, утрудняється випар поту, що призводить до перегрівання. При низькій температурі висока вологість сприяє сильному охолодженню, оскільки у вологому повітрі підсилюється віддача тепла конвекцією. Комфортна вологість, таким чином, складає 40…60%.
Рухомість повітря визначає рівень тепловіддачі з поверхні шкіри конвекцією і випаровуванням. У гарячих виробничих приміщеннях при температурі рухомого повітря до 35 °С рух повітря сприяє збільшенню віддачі тепла організмом. З підвищенням температури рухоме гаряче повітря саме буде віддавати своє тепло тілу людини, нагріваючи його.
Рухоме повітря при низькій температурі зумовлює переохолодження організму. Різкі коливання температури в приміщенні, яке продувається холодним повітрям (протяг), значно порушують терморегуляцію організму і можуть спричинити простудні захворювання.
Параметри мікроклімату певним чином взаємопов’язані. Наприклад, вищій температурі повітря відповідає більша швидкість руху повітря, а вищій відносній вологості – нижча температура повітря. Так, на людину чинять однаковий тепловий вплив наступні співвідношення температури та відносної вологості повітря (у разі відсутності руху повітря): 17,7 °С – 100 %; 18,3 °С – 90%; 20,7°С – 50%; 22,3°С – 30%.
Здатність організму пристосовуватись до метеорологічних умов значна, однак не безмежна. Верхньою межею терморегуляції людини, що перебуває в стані спокою, прийнято вважати 30-31 °С за відносної вологості 86 % або 40 °С за відносної вологості 30 %. При виконанні фізичної праці ця межа значно нижча. Так, при виконанні важкої роботи теплова рівновага ще зберігається завдяки терморегуляторній функції організму при 25-26 °С (відносна вологість 40-60%).
Отже, для нормального теплового самопочуття людини важливо, щоб температура, відносна вологість і швидкість руху повітря перебували у певному співвідношенні.
2. Шкідливі речовини повітря робочої зони
Шкідливі речовини – речовини, які при контакті з організмом людини внаслідок порушення технологічного процесу викликають професійні захворювання, виробничі травми або відхилення стану здоров’я.
Шкідливі речовини у повітря робочої зони поступають у вигляді пару, газів та пилу. Вплив на організм людини залежить від хімічного складу, розміру (дисперсності), форми часток та їх кількості у одиниці об’єму. Найбільш небезпечний високодисперсний пил (розміром < 5 мкм), а також гострокрайовий пил. Високодисперсний пил найбільш глибоко проникає та затримується у легенях. Наказом МОЗ України від 23.02.2000 № 30 нормується гранично допустима концентрація (ГДК) шкідливих речовин у повітрі робочої зони. ГДК у повітрі робочої зони – така кiлькiсть шкідливих речовин, яка при щоденній роботі протягом 8 годин або іншої тривалості (40 годин у тиждень) протягом всього робочого стажу не може викликати захворювань або відхилень у стані здоров’я та не надає вплив на здоров’я майбутніх поколінь. По ступеню небезпеки всі шкідливі речовини діляться на 4 класи небезпеки: Надзвичайно небезпечні ГДК < 0, 1 мг/м3 (свинець, ртуть); Високо небезпечні ГДК 0,1 .. 1 мг/м3 (хлор, бром, йод); Помірно небезпечні ГДК 1, 1 .. 10 мг/м3 (оксид цинку); Малонебезпечні ГДК> 10 мг/м3 (пари спирту, бензину, ацетону).
Повітря, що надходить у приміщення, повинно мати концентрацію менше 0,3 ГДК шкідливих речовин.
Контроль за концентрацією шкідливих речовин проводиться для
1 класу небезпеки – 1 раз у 10 днів;
2 – 1 раз у місяць;
3, 4 – 1 раз у квартал.
3. Дія параметрів мікроклімату на людину.
Значення параметрів мікроклімату суттєво впливають на самопочуття та працездатність людини і, як наслідок цього, рівень травматизму. Тривала дія високої температури повітря при одночасно підвищеній його вологості призводить до збільшення температури тіла людини до 38-40 0С (гіпертермія), внаслідок чого здійснюються різноманітні фізіологічні порушення в організмі: зміни в обміні речовин, у серцево-судинній системі, зміни функцій внутрішніх органів (печінки, шлунка, жовчного міхура, нірок), зміни у системі дихання, порушення центральної та периферичної нервових систем.
Негативна дія високої температури збільшується при підвищеній вологості, оскільки при цьому знижується інтенсивність процесу випаровування поту, тобто погіршується тепловіддача від тіла людини. Зміни в організмі за підвищеної температури відображаються на працездатності людини: так, збільшення температури повітря виробничого середовища з 200С до 350С призводить до зниження працездатності людини на 50-60%.
Суттєві фізіологічні зміни в організмі здійснюються також при холодовому впливу, яке призводить до переохолодження організму (гіпотермія). Найбільш вираженою реакцією на низьку температуру є звуження судин м’язів та шкіри. При цьому знижується пульс, збільшується об’єм дихання і споживання кисню. Тривала дія знижених температур призводить до появи таких захворювань як радикуліт, невралгія, суглобного та м’язового ревматизму, інфекційних запалень органів дихання, алергії та ін. Зниження температури тіла викликає порушення рефлекторних реакцій, зниження тактильних та інших реакцій, утруднення рухів. Це також може бути причиною збільшення виробничого травматизму.
Недостатня вологість повітря (нижче 20%) призводить до підсихання слизових оболонок органів дихання та очей, в наслідок чого зменшується їх захисна здатність протистояти мікробам.
Фізіологічна дія рухомого потоку повітря пов’язана із змінами у температурному режимі організму, а також механічною дією (повітряному тиску) , яка вивчена ще недостатньо. Встановлено, що максимальна швидкість повітря на робочих місцях не повинна перевищувати 2 м/с.
Нормування мікроклімату виробничих приміщень.
Основними нормативними документами, що регламентують параметри мікроклімату виробничих приміщень, є ДСН 3.3.6.042-99 та ГОСТ 12.1.005-88. Встановлені оптимальні та допустимі параметри мікроклімату.
Параметри мікроклімату нормуються залежно від наступних факторів:
1) періоду року;
2) категорії важкості робіт за фізичним навантаженням;
3) виду робочого місця.
За загальними витратами організму на виконання робіт згідно нормативу виділяють три категорії робіт відповідно до табл. 1.
Таблиця 1- Категорії робіт за ступенем важкості
При санітарно-гігієнічному нормуванні умов мікроклімату відповідно нормативу ДСН 3.3.6.042-99 виділяють два періоду року: теплий (середньодобова температура зовнішнього середовища вище +10 оС і холодний (середньодобова температура зовнішнього середовища не перевищує +10 оС.
Оптимальні мікрокліматичні умови – поєднання параметрів мікроклімату, які при тривалому та системному впливі на людину забезпечують зберігання нормального теплового стану організму без активізації механізмів терморегуляції. Вони забезпечують відчуття теплового комфорту та створюють передумови для високого рівня працездатності.
Оптимальні умови мікроклімату встановлюються для постійних робочих місць. Показники температури повітря в робочій зоні по висоті та горизонталі протягом робочої зміни не повинні виходити за межі нормованих величин оптимальної температури для даної категорії робіт.
Оптимальні величини температури, відносної вологості та швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень згідно з ДСН 3.3.6.042-99 наведені в табл. 2.
Таблиця 2 – Оптимальні величини температури, відносної вологості та швидкості руху повітря робочої зони виробничих приміщень
Температура внутрішніх поверхонь робочої зони (стіни, підлога, стеля), технологічного обладнання (екрани і т. ін.) зовнішніх поверхонь технологічного устаткування та огороджувальних конструкцій не повинна виходити більш ніж на 2оС за межі оптимальних температур повітря для даної категорії робіт, вказаних в табл. 2.
При виконанні робіт операторського типу, пов’язаних з нервово-емоційним напруженням в кабінетах, пультах і постах керування технологічними процесами, в кімнатах з обчислювальної технікою та інших приміщеннях, повинні дотримуватися оптимальні умови мікроклімату (температура повітря 22-24оС, відносна вологість 60-40 %, швидкість руху повітря не більш 0,1 м/с).
Допустимі мікрокліматичні умови – поєднання параметрів мікроклімату, які при тривалому та систематичному впливі на людину можуть викликати зміни теплового стану організму, що швидко минають і нормалізуються та супроводжуються напруженням механізмів терморегуляції в межах фізіологічної адаптації. При цьому не виникає ушкоджень або порушень стану здоров’я, але можуть спостерігатися дискомфортні тепловідчуття, погіршення самопочуття та зниження працездатності.
Допустимі параметри мікрокліматичних умов встановлюються у випадках, коли на робочих місцях не можна забезпечити оптимальних величин мікроклімату за технологічними вимогами виробництва, технічною недосяжністю та економічно обґрунтованою недоцільністю.
Величини показників допустимих мікрокліматичних умов встановлюються для постійних і непостійних робочих місць. Допустимі величини температури, відносної вологості та швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень, відповідно до ДСН 3.3.6.942-99, не повинні виходити за межі показників, наведених в табл. 3.
Перепад температури повітря по висоті робочої зони при забезпеченні допустимих умов мікроклімату не повинен бути більше 3оС для всіх категорій робіт, а по горизонталі робочої зони та протягом робочої зміни – виходити за межі допустимих температур для даної категорії роботи, вказаних в табл. 3.
Температура внутрішніх поверхонь приміщень (стіни, підлога, стеля), а також температура зовнішніх поверхонь технологічного устаткування або його захисних оболонок (екранів і т. ін.) не повинні виходити за межі допустимих величин температури повітря для даної категорії робіт, вказаних в табл. 3.
Таблиця 3 – Допустимі величини температури, відносної вологості та швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень
Інтенсивність теплового опромінювання працюючих від нагрітих поверхонь технологічного устаткування, освітлювальних приладів, інсоляція Інсоляція – (in-sol, in – усередину, solis – сонце) – опромінення сонячним світлом (сонячною радіацією) поверхонь під різними кутами нахилу. від засклених огороджень не повинна перевищувати 35,0 Вт/м2 – при опромінюванні 50% та більше поверхні тіла, 70 Вт/м2 – при величині опромінюваної поверхні від 25 до 50 % та 100 Вт/м2 – при опроміненні не більше 25 % поверхні тіла працюючого.
При наявності джерел з інтенсивністю 35,0 Вт/м2 і більше температура повітря на постійних робочих місцях не повинна перевищувати верхніх меж оптимальних значень для теплого періоду року; на непостійних – верхніх меж допустимих значень для постійних робочих місць.
При наявності відкритих джерел випромінювання (нагрітий метал, скло, відкрите полум’я) допускається інтенсивність опромінення до 140,0 Вт/м2. При цьому величина опромінюваної площі не повинна перевищувати 25% поверхні тіла працюючого при обов’язковому використанні індивідуальних засобів захисту (спецодяг, окуляри, щитки).
У виробничих приміщеннях, які розташовані в районах з середньою максимальною температурою найбільш гарячого місяця вище 25оС згідно БНіП “Будівельна кліматологія”, допускаються відхилення від величин показників мікроклімату, вказаних в табл. 2, для даної категорії робіт, але не більше, ніж на 3 оС. При цьому швидкість руху повітря повинна бути збільшена на 1,1 м/с, а відносна вологість повітря знижена на 5% при підвищенні температури на кожний градус вище верхньої межі допустимих температур повітря, вказаних в табл. 3.
У виробничих приміщеннях, в яких не можна встановити допустимі величини мікроклімату через технологічні вимоги до виробничого процесу, технічну недосяжність або економічно обґрунтовану недоцільність, передбачаються заходи щодо захисту від можливого перегрівання та охолодження.
Загальні заходи та засоби нормалізації мікроклімату та теплозахисту
Нормалізація несприятливих мікрокліматичних умов здійснюється за допомогою комплексу заходів та способів, які включають: будівельно-планувальні, організаційно-технологічні та інші заходи колективного захисту. Для профілактики перегрівань та переохолоджень робітників використовуються засоби індивідуального захисту, медико-біологічні, технічні тощо.
Нормовані параметри мікроклімату на робочих місцях повинні бути досягненні, в першу чергу, за рахунок раціонального планування виробничих приміщень і оптимального розміщення в них устаткування з тепло -, холоду – та вологовиділеннями. Для зменшення термічних навантажень на працюючих передбачається максимальна механізація, автоматизація та дистанційне управління технологічними процесами і устаткуванням.
У приміщеннях із значними площами засклених поверхонь передбачаються заходи захисту від перегрівання при попаданні прямих сонячних променів в теплий період року (орієнтація віконних прорізів схід-захід, улаштування жалюзі та ін.), від радіаційного охолодження – в зимовий (екранування робочих місць). При температурі внутрішніх поверхонь огороджувальних конструкцій, вище допустимих величин, робочі місця повинні бути віддалені від них на відстань не менше 1 м.
У виробничих приміщеннях з надлишком (явного) тепла використовують природну вентиляцію (аерацію). Аераційні ліхтарі та шахти розташовують безпосередньо над основними джерелами тепла на одній осі. У разі неможливості або неефективності аерації встановлюють механічну загально-обмінну вентиляцію. При наявності поодиноких джерел тепловиділень оснащують обладнання місцевою витяжною вентиляцією у вигляді локальних відсмоктувачів, витяжних зонтів та ін.
У замкнутих і невеликих за об’ємом приміщеннях (кабіни кранів, пости та пульти керування, ізольовані бокси, кімнати відпочинку тощо) при виконанні операторських робіт використовують системи кондиціонування повітря з індивідуальним регулюванням температури та об’єму повітря, що подається.
При наявності джерел тепловипромінювання вживають комплекс заходів з теплоізоляції устаткування та нагрітих поверхонь за допомогою теплозахисного обладнання.
Вибір теплозахисних засобів обумовлюється інтенсивністю тепловипромінювання, а також умовами технологічного процесу.
При неможливості технічними засобами забезпечити допустимі гігієнічні нормативи опромінення на робочих місцях використовуються засоби індивідуального захисту (ЗІЗ) – спецодяг, спецвзуття, ЗІЗ для захисту голови, очей, обличчя, рук. В залежності від призначення передбачаються такі ЗІЗ:
для постійної роботи в гарячих цехах – спецодяг (костюм чоловічий повстяний), а при ремонті гарячих печей та агрегатів – автономна система індивідуального охолодження в комплексі з повстяним костюмом;
при аварійних роботах – тепловідбиваючий комплект з металізованої тканини;
для захисту ніг від теплового випромінювання, іскор і бризок розплавленого металу, контакту з нагрітими поверхнями – взуття шкіряне спеціальне для працюючих в гарячих цехах;
для захисту рук від опіків – рукавиці суконні, брезентові, комбіновані з надолонниками з шкіри та спилку;
для захисту голови від теплових опромінень, іскор та бризок металу -повстяний капелюх, захисна каска з підшоломником, каски текстолітові або з полікарбонату;
для захисту очей та обличчя – щиток теплозахисний сталевара, з прикладними для нього захисними окулярами із світлофільтрами, маски захисні з прозорим екраном, окуляри захисні, козиркові з світлофільтрами;
Спецодяг повинен мати захисні властивості, які виключають можливість нагріву його внутрішніх поверхонь на будь-якій ділянці до температури 313 К (40оС) у відповідності з спеціальними ДСТами (ГОСТ 12.4.176-89, ГОСТ 12.4.016-87).
У виробничих приміщеннях, в яких на робочих місцях неможливо встановити регламентовані інтенсивності теплового опромінювання працюючих через технологічні вимоги, технічну недосяжність або економічно обґрунтовану недоцільність, використовуються обдування, повітряне душування, водно-повітряне душування.
Доцільно в умовах підвищеної температури на робочих місцях працівникам вживати газовану підсолену (0,5 %) воду. Це запобігає втратам води організмом, а також необхідних для людини солей та мікроелементів. Одночасно, рекомендується підвищувати споживання білкової їжі. Ці заходи покращують самопочуття та працездатність робітників в умовах дії підвищеної температури на робочих місцях.