Основные параметры микроклимата на производстве

Микроклимат представляет собой метеорологические условия, действующие на рабочем месте человека. В производственных помещениях микроклимат определяется температурой воздуха, его относительной влажностью, давлением и скоростью движения воздуха, интенсивностью теплового излучения от всех нагретых поверхностей в помещении.Основные параметры микроклимата следующие:

Показатель микроклимата: температура воздуха

Температура воздуха. Температура является одним из ведущих факторов, определяющих метеорологические условия производственной среды. Высокая температура воздуха характерна для производств, где технологические процессы сопровождаются значительными тепловыделениями. Это имеет место в металлургической, машиностроительной, текстильной, пищевой промышленности и др., а также при работе на открытом воздухе в условиях жаркого климата, где температура воздуха может достигать более 30 - 40 °С.

Нагревание воздуха в цехах ряда производств происходит в результате переноса тепла от нагретых поверхностей оборудования потоками воздуха при недостаточном удалении теплоизбытков. В таких цехах с преобладанием конвекционного тепла, поступающего в значительном количестве (до 34 Дж/м2/с) в виде конвекционных потоков от нагретых поверхностей оборудования и материалов, температура может достигать 35-45 °С, превышая наружную на 14 - 25°С. Это могут быть рабочие помещения сахарных заводов, цехи по производству химического волокна, турбинные цехи ТЭЦ, глубокие угольные шахты.

Для ряда производств характерно действие на организм пониженной температуры воздуха. В не отапливаемых рабочих помещениях (элеваторы, склады, некоторые цехи судостроительных заводов) в холодное время года температура воздуха может колебаться от -3 до -25°С (холодильники).

Работы на открытом воздухе в холодное и переходное время года (строительство, лесозаготовки, добыча нефти, газа, геологоразведка) в средних широтах проводятся при температуре от О до -20 °С, а в условиях Заполярья и Арктики от -30 °С и ниже.

Тепловое излучение (инфракрасное излучение), представляет собой невидимое электромагнитное излучение с длиной волны от 0,76 до 540 нм, обладающее волновыми, квантовыми свойствами.

По длине волны инфракрасные лучи делят на коротковолновую (менее 1,4 мкм), средневолновую (1,4 - 3 мкм), длинноволновую (более 3 мкм) область. В производственных условиях гигиеническое значение имеет более узкий диапазон – 0,76 – 70 мкм. Интенсивность теплоизлучения измеряют в Вт/м2 . Инфракрасные лучи, проходя через воздух, его не нагревают, но, поглотившись твердыми телами, лучистая энергия переходит в тепловую вызывая их нагревание.

Источником инфракрасного излучения является любое нагретое тело. Степень инфракрасного излучения обусловлена следующими основными законами, важными в гигиеническом отношении.

Лучеиспускание обусловливается только состоянием излучающего тела и не зависит от окружающей среды (закон Кирхгофа). Лучеиспускательная способность любого тела пропорциональна его лучепоглощательной способности. Тело, поглощающее все падающие на него лучи (абсолютно черное тело), обладает максимальным излучением. На этом законе основано применение отражающей защитной одежды, светофильтров, окраска оборудования, устройство приборов для измерения теплового излучения.

С повышением температуры излучающего тела мощность излучения увеличивается пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры (закон Стефана-Больцмана):

Е = s*Т4 где Е - мощность излучения; s - постоянная Стефана—Больцмана, равная 5,67032 * 10-8 Вт*м-2*К-4; Т - абсолютная температура тела, К (кельвин).

В соответствии с этим законом даже небольшое повышение температуры тела приводит к значительному росту отдачи тепла излучением. Используя этот закон, можно определить величину теплообмена излучением в производственных условиях.

Количество тепловой энергии, передаваемое изучением, определяется законом Степана – Больцмана по формуле:

Е = С1*С2*s*(Т14 – Т24),где Е - теплоотдача, вт; С1 и С2 - константы излучениях поверхностей; s - постоянная Стефана—Больцмана; Т1 и Т2 - температура поверхностей (К), между которыми происходит теплообмен излучением.

При расчете теплоотдачи излучением учитывают температуру стен и других поглощающих тепловую радиацию поверхностей (среднерадиационная температура).

Произведение абсолютной температуры излучающего тепла на длину волны излучения с максимальной энергией величина постоянная (закон Вина - закон смещения):

мах *Т = С, где С = 2880; Т - абсолютная температура, К; l - длина волны, мкм.

Исходя из закона Вина, длина волны максимального излучения нагретого тела обратно пропорциональна его абсолютной температуре: lмах = С/Т

По температуре источника можно ориентировочно определить длину волны максимального излучения и оценить биологический эффект его воздействия.

Отмечено, что с повышением, абсолютной температуры нагретого тела изменяется спектральный состав излучения: длина волны максимального излучения смещается в сторону более коротких волн.

При температуре твердых тел, нагретых до 400 – 500 °С, излучение происходит главным образом в области длинных волн. При нагреве до 1600 °С (расплавленная сталь) 22 % энергии приходится на коротковолновый диапазон. При температуре электродуги (2730 °С) коротковолновая часть спектра lмах = 0,96 мкм уже составляет 43%.

Интенсивность теплового излучения на рабочих местах может колебаться от 175 Вт/м2 до 13956 Вт/м2.

Колебания интенсивности, теплового облучения человека на рабочих местах зависит от многих причин: характера технологического процесса, температуры источника излучения, расстояния рабочего места от источника излучения, степени теплоизоляции, наличия индивидуальных и коллективных средств защиты.

В производственных помещениях с большими тепловыделениями (горячие цехи) на долю инфракрасного излучения может приходиться до 2/3 выделяемого тепла и только 1/3 на конвекционное тепло.

К горячим цехам относятся цехи, в которых тепловыделения превышают 23 Дж/м3: основные цехи заводов черной металлургии (доменные, конверторные, мартеновские, электросталеплавильные. прокатные и др,), где интенсивность инфракрасной радиации колеблется в пределах 348 - 13920 вт/м2. В горячих цехах машиностроительной промышленности (литейных, кузнечных, где происходит плавка, заливка металла, нагрев и обработка деталей) интенсивность теплоизлучения составляет 1392 – 3480 Вт/м2. Интенсивным теплоизлучением характеризуются условия труда при работах на открытых площадках в жарком климате при выполнении строительных, сельскохозяйственных работ.

Показататель микроклимата: влажность воздуха

Влажность воздуха. Высокое содержание паров воды 80 – 100 % создается в воздухе производственных помещений, где установлены открытые ёмкости, ванны с водой, горячими растворами, мречные машины.

К таким производствам относятся ряд цехов кожевенного, бумажного производства, шахты, прачечные. В некоторых цехах высокая влажность поддерживается искусственно (прядильные, ткацкие цехи), исходя из технологических требований. В цехах с высокой влажностью понижение температуры воздуха и окружающих поверхностей может приводить к конденсации паров и образованию тумана.

Подвижность воздуха

Подвижность воздуха. В производственных условиях подвижность воздуха создается конвекционными потоками воздуха, которые возникают в результате проникновения в помещение холодных масс воздуха, либо за счет разности температур в смежных участках производственных помещений, а также создается искусственно работой вентиляционных систем.

Большие скорости движения воздуха наблюдаются при работах на открытом воздухе. Подвижность воздуха может в значительной степени расширить (при высоких температурах) и сузить (при низких температурах) зону оптимального микроклимата.