Лекция 11 Комфортные условия в производственной среде: микроклимат Комфортные температурные условия производственной среды.

Как известно организм человек имеет постоянную температуру тела. Это постоянство обеспечивается процессом терморегуляции.

Тепловое состояние человека по степени напряжения реакций терморегуляции, и соответственно влияния на ¹показатели работоспособности и ²здоровья подразделяется на:

• оптимальное,

• допустимое,

• предельно допустимое,

• недопустимое.

Оптимальное тепловое состояние человека характеризуется отсутствием общих и/или локальных дискомфортных теплоощущений (т.е. ощущений чрезмерного холода или тепла), минимальным напряжением механизмов терморегуляции. Такое состояние — предпосылка длительного сохранения высокой работоспособности.

Допустимое тепловое состояние человека характеризуется незначительными и/или локальными дискомфортными теплоощущениями, сохранением термостабильности организма в течение всей рабочей смены. При этом может быть временное (в течение рабочей смены) снижение работоспособности, но не нарушается здоровье (в перспективе).

Предельно допустимое тепловое состояние человека характеризуется выраженными общими и/или локальными дискомфортными теплоощущениями. Такое состояние не гарантирует сохранения термического баланса гомеостаза и здоровья, ограничивает работоспособность.

Недопустимым является тепловое состояние, характеризующееся чрезмерным напряжением механизмов терморегуляции.

Соответственно по микроклиматические условия подразделяются на (Сан-ПиН 2.2.4.548-96):

• оптимальные,

• допустимые,

• вредные,

• опасные (или экстремальные, если они даже в течение непродолжительного времени (менее 1 ч) вызывают изменение теплового состояния, характеризующееся чрезмерным напряжением механизмов терморегуляции). Характеристика их производится по тепловому состоянию человека, приведенному выше.

Индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс) является эмпирическим показателем, характеризующим сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата (температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения).

В нем учитывается, что теплообмен между человеком и средой обитания осуществляется с помощью:

1. контакт­ная теплопроводность (в результате прямого контакта че­ловеческого тела и объектов среды обитания), до 30% всего теплового баланса;

2. лучистый тепло­обмен (путем бесконтактного радиационного теплового излучения между человеком и объектами среды обитания), лучистый теплообмен может достигать 45 %;

3. кон­вективный теплообмен (путем теплопередачи при макро­движении окружающей среды, т.е. ветром),

4. теплоотдача испарением (путем теплоотдачи при испарения влаги с поверхности челове­ческого тела).

На конвективный теплообмен (№ 3) сильно влияют от­носительная скорость движения человека и окружающей среды, а также влажность и давление последней. Например, при отно­сительном покое человека и окружающей среды толщина про­гретого человеческим телом воздушного слоя составляет около 8 мм, а уже при скорости движения воздуха 2 м/с, толщина этого слоя уменьшается до 1 мм. свидетельствуя о мно­гократном увеличении конвективного теплообмена при темпера­турах, меньших 35 °С.

Также известно о быстром переохлаждении челове­ческого организма при случайном или намеренном нахождении людей в холодной воде без специального снаряжения (гидрокос­тюмов). Это контактный теплообмен. Из-за существенно более высокой теплопровод­ности воды по сравнению с воздухом сравнительно безопасное для здоровья человека пребывание в воде при t 5°С не превышает 25 мин, а при t воды 10°С достигает по­чти 1 ч (отсюда следует, что обеспечение комфортных и безопасных ус­ловий труда в значительной степени зависит от правильного под­бора одежды человека).

Теплоотдача испарением (№4) происходит путем испарения влаги с поверхности человеческого тела и является для человека весь­ма эффективным способом сброса излишков метаболического тепла. На долю испарения приходится до 25% расходуемой че­ловеческим организмом тепловой энергии.

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. Более постоян­ным является расход тепловой энергии через органы дыхания человека, составляя около 13% его общих тепловых потерь.

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.

Как известно, для нормального функционирования человека в состоянии покоя требуется 1800 ккал/сутки. Это определяется как основной обмен. При выполнении работы энергозатраты организма возрастают. Именно по этому критерию выделяют в зависимости от интенсивности энергозатрат организма выделяются следующие основные категории тру­довой деятельности:

1. К категории Iа относятся работы с интенсивностью энерготрат до 120 ккал/ч (до 139 Вт), производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.).

2. К категории Iб относятся работы с интенсивностью энерготрат 121 - 150 ккал/ч (140 - 174 Вт), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т.п.).

3. К категории IIа относятся работы с интенсивностью энерготрат 151 - 200 ккал/ч (175 - 232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.).

4. К категории IIб относятся работы с интенсивностью энерготрат 201 - 250 ккал/ч (233 - 290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

5. К категории III относятся работы с интенсивностью энерготрат более 250 ккал/ч (более 290 Вт), связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

В зависимости от степени тяжести выполня­емой физической работы человек может потратить в течение восьмичасовой смены 900—2000 ккал, т.е. величина трудовых физических энергопотерь для разных видов работ может из­меняться более чем в два раза.

Однако кроме физических энергопотерь работника, характе­ризующих тяжесть его труда, существуют также нервно-эмоциональные энергопотери, связанные с повышенным уровнем на­пряженности трудовой деятельности человека, обусловленные высокой мерой ответственности или риска труда.

В обычных условиях операторский и умственный (интеллек­туальный) труд приводит к нервно-эмоциональным энергозатра­там человека в диапазоне 104—125 ккал/ч (121—144 Вт), что примерно соответствует выполнению легкой физической работы от категории 1а до категории 16. Однако при повышении сложно­сти, ответственности или опасности указанных видов трудовой деятельности энергозатраты оператора временами могут достиг­нуть 250 ккал/ч (288 Вт), например при работе авиадиспетчера или управлении в критической ситуации энергоблоком атомной станции. Высокого уровня нервно-эмоциональных энергонагру­зок человека, доходящих до 240 ккал/ч (278 Вт), требуют публич­ные выступления, чтение лекций преподавателями, игра театраль­ных актеров, что сравнимо по энергозатратам с физическими работами средней тяжести категории 2б.