Файл: Микроклимат в жилых помещениях, его влияние на организм человека.pdf

1. Производственный микроклимат: понятие, классификация

В процессе труда в производственном помещении человек находится под влиянием определенных метеорологических условий, или микроклимата - климата внутренней среды этих помещений. Микроклимат производственных помещений - это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей. На рисунке 1 приведена классификация производственного микроклимата. Факторы, влияющие на микроклимат, можно разделить на две группы: нерегулируемые (комплекс климатообразующих факторов данной местности); регулируемые (особенности и качество строительства зданий и сооружений, интенсивность теплового излучения от нагревательных приборов, кратность воздухообмена, количество людей и животных в помещении и др.). Для поддержания параметров воздушной среды рабочих зон в пределах гигиенических норм решающее значение принадлежит факторам второй группы. Дискомфортный микроклимат вызывает напряжение процессов терморегуляции, имеет место плохое теплоощущение, ухудшается условно-рефлекторная деятельность и функция анализаторов, понижается работоспособность и качество труда, снижается устойчивость организма к воздействию неблагоприятных факторов. Дискомфортный микроклимат может быть перегревающим (гипертермия) и охлаждающим (гипотермия).

2. Параметры микроклимата, влияние на организм человека

К основным нормируемым показателям микроклимата воздуха рабочей зоны относятся температура, относительная влажность, скорость движения воздуха. Существенное влияние на параметры микроклимата и состояние человеческого организма оказывает также интенсивность теплового излучения различных нагретых поверхностей, температура которых превышает температуру в производственном помещении. Метеорологические условия рабочей среды (микроклимат) оказывают влияние на процесс теплообмена и характер работы. Длительное воздействие на человека неблагоприятных метеорологических условий резко ухудшает его самочувствие, снижает производительность труда и приводит к заболеваниям. Правильная терморегуляция в организме может осуществляться только при определенном состоянии внешней среды, т.е. при определенных сочетаниях температуры, влажности и скорости движения воздуха. У человека, находящегося в покое и пребывающего в условиях метеорологического комфорта (температура 18º-20ºС); относительная влажность 40-60%; скорость движения воздуха 0,2-0,3 м/с, отдача тепла осуществляется не в одинаковой мере: излучением (нагревание на расстоянии предметов, имеющих более низкую температуру ~ 45%; конвекцией (теплопроведением) на нагрев одежды и близлежащих к телу слоев воздуха ~ 30%; испарением пота и испарением влаги с поверхности кожи и легких ~ 25%. При увеличении температуры доля тепла, отдаваемая за счет лучеиспускания и конвекции, уменьшается, и при температуре 30°С практически равна нулю. При такой температуре главным (и подчас единственным) источником теплопотерь человека является потоотделение. Необходимо иметь в виду, что отдача тепла происходит только тогда, когда пот испаряется с поверхности кожи, так как на испарение 1 г пота расходуется около 2500 Дж тепла, а если пот стекает каплями, то потовыделение оказывает на теплоотдачу слабое влияние. Чем выше относительная влажность воздуха, тем больше затрудняется испарение с поверхности кожи. Поэтому высокая температура воздуха переносится значительно легче при сухом воздухе, чем при влажном. Большая влажность (70-75 % и более) при высоких температурах (25-30°С и более) способствует перегреванию организма. Важным фактором для терморегуляции организма является скорость движения воздуха, которая способствует увеличению отдачи тепла с поверхности тела путем конвекции, так как в этом случае сдуваются прилегающие к коже слои воздуха и заменяются более холодными. Естественно, что это обстоятельство будет иметь место только при температуре воздуха до 30-36°С, а при более высокой температуре воздушные потоки не производят охлаждения кожи и способствуют только потовыделению. Движение воздуха при низких температурах крайне нежелательно вследствие резкого увеличения отдачи тепла за счет конвекции. Таким образом, метеоусловия определяются сочетанием температуры, влажности, скорости движения воздуха и тепловым излучением. В зависимости от значения этих физических факторов атмосферы, каждый из которых может изменяться в широких пределах, самочувствие человека и его работоспособность могут быть различными. Исследователями установлено, что при температуре воздуха более 30ºС работоспособность человека начинает падать. Для человека определены максимальные температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты, - около 116 °С. На рисунке 3 представлены ориентировочные данные о переносимости температур, превышающих 60°С. Существенное значение имеет равномерность температуры. Вертикальный градиент ее не должен выходить за пределы 5°С. Переносимость человеком температуры, как и его теплоощущение, в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при tос > 300С, так как при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. Возникает так называемое «проливное» течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимой теплоотдачи. Недостаточная влажность воздуха также может оказаться неблагоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания, а затем и загрязнения болезнетворными микроорганизмами. Поэтому при длительном пребывании людей в закрытых помещениях рекомендуется ограничиваться относительной влажностью в пределах 30-70%. Вопреки установившемуся мнению величина потовыделения мало зависит от недостатка воды в организме или от ее чрезмерного потребления. У человека, работающего в течение 3 часов без приема жидкости, образуется только на 8% меньше пота, чем при полном возмещении потерянной влаги. При испарении влаги снижается и вес человека. Считается допустимым для человека уменьшение масса его тела на 2-3% путем испарения влаги (обезвоживание организма). Обезвоживание на 6% влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения; испарение влаги на 15-20% приводит к смертельному исходу. Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей (до 1%, в том числе 0,4-0,6% NaCl). При неблагоприятных условиях потеря жидкости может достигать 8-10 л за рабочую смену, а в ней содержится до 60 г поваренной соли (всего в организме человека около 140 г NaCl). Потеря соли лишает кровь способности удерживать воду и приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. При высокой температуре воздуха легко расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки. Для восстановления водного баланса людям, работающим в горячих цехах, устанавливают автоматы с подсоленной (около 0,5% NaCl) газированной питьевой водой из расчета 4-5 л на человека в смену. На ряде заводов для этих целей применяют белково-витаминный напиток. В жарких климатических условиях рекомендуется пить охлажденную питьевую воду или чай. Длительное воздействие на человека высокой температуры, особенно в сочетании с повышенной влажностью, может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию его перегревания выше допустимого уровня - гипертермии - состоянию, при котором температура тела поднимается до 38-39°С. Гипертермия и как следствие тепловой удар сопровождаются головной болью, головокружением, общей слабостью, искажением цветового восприятия, сухостью во рту, тошнотой, рвотой, обильным потовыделением. Пульс и дыхание учащаются, в крови увеличивается содержание азота и молочной кислоты. При этом наблюдается бледность, синюшность, расширение зрачков, временами возникают судороги и потеря сознания. Производственные процессы, выполняемые при пониженной температуре, большой подвижности и влажности воздуха, могут быть причиной охлаждения и даже переохлаждения организма - гипотермии. В начальный период воздействия умеренного холода на человека происходит уменьшение частоты дыхания и увеличение объема вдоха. При продолжительном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха увеличиваются, изменяется углеводный обмен. Увеличение обменных процессов при повышении температуры на 1°С составляет около 10%, а при интенсивном охлаждении может возрасти в 3 раза по сравнению с уровнем основного обмена. Результатом действия низких температур являются холодовые травмы. Параметры микроклимата оказывают существенное влияние на производительность труда. Так, повышение температуры с 25 до 30°С в прядильном цехе ивановского камвольного комбината привело к снижению производительности труда на 7%. В горячих цехах промышленных предприятий большинство технологических процессов протекает при температурах, значительно превышающих температуру воздуха окружающей среды. Нагретые поверхности излучают в пространство потоки лучистой энергии, которые могут привести к отрицательным последствиям. При температуре до 500°С с нагретой поверхности излучаются тепловые (инфракрасные) лучи с длиной волны 0,74…0,76 мкм, а при более высокой температуре наряду с возрастанием инфракрасного излучения появляются видимые световые и ультрафиолетовые лучи. Инфракрасные лучи оказывают влияние на организм человека в основном тепловое действие. Под влиянием теплового облучения в организме происходят биохимические сдвиги, уменьшается кислородная насыщенность крови, понижается артериальное давление, замедляется кровоток и, как следствие, наступает нарушение деятельности сердечно-сосудистой и нервной системы. По характеру воздействия на организм человека инфракрасные лучи подразделяются на коротковолновые с длиной волны 0,76... 1,5 мкм и длинноволновые с длиной волны более 1,5 мкм. Тепловые излучения коротковолнового диапазона глубоко проникают в ткани и разогревают их, вызывая быструю утомляемость, понижение внимания, усиленное потовыделение, а при длительном облучении - тепловой удар. Длинноволновые лучи глубоко в ткани не проникают и поглощаются в основном в эпидермисе кожи. Они могут вызвать ожог кожи и глаз. Наиболее частым и тяжелым поражением глаз вследствие воздействия инфракрасных лучей является катаракта глаза. Кроме непосредственного воздействия на человека лучистая теплота нагревает окружающие конструкции. Эти вторичные источники отдают теплоту окружающей среде излучением и конвекцией, в результате чего температура воздуха внутри помещения повышается. Облучение организма малыми дозами лучистой теплоты полезно, но значительная интенсивность теплового излучения и высокая температура воздуха могут оказать неблагоприятное действие на человека. Тепловое облучение интенсивностью до 350 Вт/м2 не вызывает неприятного ощущения, при 1050 Вт/м2 уже через 3...5 мин на поверхности кожи появляется неприятное жжение (температура кожи повышается на 8...10°С), а при 3500 Вт/м2 через несколько секунд возможны ожоги. При облучении интенсивностью 700... 1400 Вт/м2 частота пульса увеличивается на 5 ...7 ударов в минуту. Время пребывания в зоне теплового облучения лимитируется в первую очередь температурой кожи, болевое ощущение появляется при температуре кожи 40...45 °С (в зависимости от участка). Интенсивность теплового облучения на отдельных рабочих местах может быть значительной. Атмосферное давление оказывает существенное влияние на процесс дыхания и самочувствие человека. Если без воды и пищи человек может прожить несколько дней, то без кислорода - всего несколько минут. Основным органом дыхания человека, посредством которого осуществляется газообмен с окружающей средой (главным образом О2 и СО2), является трахеобронхиальное дерево и большое число легочных пузырей (альвеол), стенки которых пронизаны густой сетью капиллярных сосудов. Общая поверхность альвеол взрослого человека составляет 90... 150 м2. Через стенки альвеол кислород поступает в кровь для питания тканей организма. Избыточное давление воздуха приводит к повышению парциального давления в альвеолярном воздухе, уменьшению объема легких и увеличению силы дыхательной мускулатуры, необходимой для производства вдоха-выдоха. В связи с этим работа на глубине требует поддержания повышенного давления с помощью специального снаряжения или оборудования, в частности ксенонов или водолазного снаряжения. Наиболее опасен период декомпрессии, во время которого и вскоре после выхода в условиях нормального атмосферного давления может развиться декомпрессионная (кессонная) болезнь. Сущность ее состоит в том, что в период декомпрессии и пребывания при повышенном атмосферном давлении через кровь насыщается азотом. Полное насыщение организма азотом наступает через 4 часа пребывания в условиях повышенного давления.

3. Нормирование микроклимата

Нормы производственного микроклимата установлены системой безопасности труда ГОСТ 12.1.005-88, а также СанПиН 2.2.4.548-96. По степени влияния на самочувствие человека, его работоспособность микроклиматические условия подразделяются на оптимальные, допустимые, вредные и опасные. Оптимальные микроклиматические условия характеризуются такими параметрами показателей микроклимата, которые при их сочетанном воздействии на человека в течение рабочей смены обеспечивают сохранение теплового состояния организма. В этих условиях напряжение терморегуляции минимально, общие и/или локальные дискомфортные теплоощущения отсутствуют, что является предпосылкой сохранения высокой работоспособности. В оптимальном микроклимате обеспечивается оптимальное тепловое состояние организма человека. Допустимые микроклиматические условия характеризуются такими параметрами показателей микроклимата, которые при их сочетанном воздействии на человека в течение рабочей смены могут вызывать изменение теплового состояния. Это приводит к умеренному напряжению механизмов терморегуляции, незначительным дискомфортным общим и/или локальным теплоощущениям. При этом сохраняется относительная термостабильность, может иметь место временное (в течение рабочей смены) снижение работоспособности, но не нарушается здоровье (в течение всего периода трудовой деятельности). Допустимы такие параметры микроклимата, которые при их совместном действии на человека обеспечивают допустимое тепловое состояние организма. Вредные микроклиматические условия - параметры микроклимата, которые при их сочетанном воздействии на человека в течение рабочей смены вызывают изменения теплового состояния организма: выраженные общие и/или локальные дискомфортные теплоощущения, значительное напряжение механизмов терморегуляции, снижение работоспособности. При этом не гарантируется термостабильность организма человека и сохранение его здоровья в период трудовой деятельности, и после ее окончания. При этом степень вредности микроклимата определяется как величинами его составляющих, так и продолжительностью их воздействия на работающих (непрерывно и суммарно за рабочую смену, за период трудовой деятельности). Экстремальные (опасные) микроклиматические условия - параметры микроклимата, которые при их сочетанном действии на человека даже в течение непродолжительного времени (менее 1 ч) вызывают изменение теплового состояния, характеризующееся чрезмерным напряжением механизмов терморегуляции, что может привести к нарушению состояния здоровья и возникновению риска смерти. Характеристика отдельных категорий работ приведена ниже. Категории работ разграничиваются на основе интенсивности энергозатрат организма в Вт. К категории Iа относятся работы с интенсивностью энергозатрат до 139 Вт, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением. К категории Iб относятся работы с интенсивностью энергозатрат 140-174 Вт, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением. К категории IIа относятся работы с интенсивностью энергозатрат 175-232 Вт, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического усилия. К категории IIб относятся работы с интенсивностью энергозатрат 233-290 Вт, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим усилием. К категории III относятся работы с интенсивностью энергозатрат более 290 Вт, связанные с постоянным передвижением, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующих больших физических усилий. При длительном и систематическом пребывании человека в оптимальных микроклиматических условиях сохраняется нормальное функциональное и тепловое состояние организма без напряжения механизмов терморегуляции. При этом ощущается тепловой комфорт (состояние удовлетворения внешней средой), обеспечивается высокий уровень работоспособности. Такие условия предпочтительны на рабочих местах. Допустимые микроклиматические условия при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма и напряжение механизмов терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не нарушается состояние здоровья, но возможны дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности. Из таблицы 2 видно, что параметры микроклимата производственных помещений зависят от степени тяжести выполняемых работ и периода года (теплым принято считать период года со среднесуточной температурой наружного воздуха выше 10 °С, холодным - с температурой 10 °С и ниже). (таблица 2, см. приложение) Оптимальные параметры микроклимата распространяются на всю рабочую зону производственных помещений без разделения рабочих мест на постоянные и непостоянные. Если по технологическим требованиям, технически и экономически обоснованным причинам оптимальные параметры микроклимата не могут быть обеспечены, то устанавливают пределы их допустимых значений. Определяя характеристику помещения по категории выполняемых работ (уровню энергозатрат), ориентируются на те из них, которые выполняются 50% (и более) работающими. Обеспечение комфортных условий для трудовой деятельности позволяет повысить качество и производительность труда, обеспечить хорошее самочувствие и наилучшие для сохранения здоровья параметры среды обитания и характеристики трудового процесса. производственный микроклимат вентиляция аэрация 4. Системы обеспечения параметров микроклимата Основным методом обеспечения требуемых параметров микроклимата и состава воздушной среды является применение систем вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха. Вентиляция - организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения отработанного воздуха и подачу на его место свежего. Естественная неорганизованная вентиляция осуществляется за счет разности давления снаружи и внутри помещения. Для жилых помещений смена воздуха (инфильтрация) может достигать 0,5-0,75 объема в час, для промышленных 1,0-1,5 объема в час. Естественная организованная, канальная вентиляция проектируется в жилых и общественных зданиях. При обтекании ветром выхода вытяжной шахты, имеющей иногда насадку-дефлектор, создается разряжение, зависящее от скорости ветра и возникает поток воздуха в вентиляционной системе. Аэрация - организованная естественная вентиляция помещений через фрамуги, форточки, окна. Механическая вентиляция - это такая вентиляция, при которой воздух подается (приточная) или удаляется (вытяжная) с помощью специальных устройств - компрессоров, насосов и др. Различают вентиляцию общеобменную (для всего помещения) и местную (для определенных рабочих мест). При механической вентиляции воздух может предварительно проходить через систему фильтров, очищаться, а в удаляемом воздухе могут улавливаться вредные примеси. Недостатком механической вентиляции является создаваемый ею шум. Наиболее совершенный вид промышленной вентиляции - кондиционирование воздуха. Кондиционирование - искусственная автоматическая обработка воздуха с целью поддержания оптимальных микроклиматических условий независимо от характера технологического процесса и условий внешней среды. В ряде случаев при кондиционировании воздух проходит дополнительную специальную обработку - обеспыливание, увлажнение, озонирование и др. Кондиционирование воздуха обеспечивает как безопасность жизнедеятельности, так и параметры технологических процессов, где не допускаются колебания температуры и влажности среды. Значительно уменьшает воздействие тепла на организм применение экранирования. Экраны могут быть теплоотражающие (алюминиевая фольга, алюминиевая краска, листовой алюминий, белая жесть), теплопоглощаюшие (бесцветные и окрашенные стекла, остекление с воздушной или водяной прослойкой), теплопроводящие (полые стальные плиты с водой или воздухом, металлические сетки). Широко применяются индивидуальные средства защиты: спецодежда из хлопка, льна, шерсти воздухо- или влагонепроницаемая, каски, войлочные шлемы, очки, маски с экраном и т. д. Мероприятия по профилактике неблагоприятного воздействия холода должны предусматривать предупреждение выхолаживания производственных помещений, использование средств индивидуальной защиты, подбор рационального режима труда и отдыха.