МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Метеорологические условия, или микроклимат производственных помещений, складываются из температуры воздуха в помещении, инфракрасного и ультрафиолетового излучения от нагретого оборудования, раскаленного металла и других нагретых поверхностей, влажности воздуха и его подвижности. Все эти факторы, или метеорологические условия в целом, определяются двумя основными причинами: внутренними (тепло и влаговыделение) и внешними (метеорологические условия). Первые из них зависят от характера технологического процесса, оборудования и применяемых санитарно-технических устройств и, как правило, носят относительно постоянный характер для каждого цеха или отдельного участка производства; вторые — сезонного характера, резко изменяются в зависимости от времени года. Степень влияния внешних причин во многом зависит от характера и состояния наружных ограждений производственных зданий (стен, кровли, окон, въездных проемов и т.п.), а внутренних — от мощностей и степени изоляции источников выделения тепла, влаги и эффективности санитарно-технических устройств.

Микроклимат производственных помещений. Тепловой режим производственных помещений определяется количеством тепловыделений внутрь цеха от горячего оборудования, изделий и полуфабрикатов, а также от солнечной радиации, проникающей в цех через открытые и остекленные проемы или нагревающей кровлю и стены здания, а в холодный период года — от степени отдачи тепла за пределы помещения и от отопления. Определенную роль играют тепловыделения от различного рода электродвигателей, которые при работе нагреваются и отдают тепло в окружающее пространство. Часть поступившего в цех тепла отдается наружу через ограждения, а остальное, так называемое явное тепло, нагревает воздух рабочих помещений.

Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий производственные помещения по удельному тепловыделению делятся на две группы: холодные цехи, где явное тепловыделение в помещении не превышает 20 ккал/м3ч, и горячие цехи, где они выше этой величины.

Воздух цеха, постепенно соприкасаясь с горячими поверхностями источников тепловыделений, нагревается и поднимается вверх, а его место замещает более тяжелый холодный воздух, который, в свою очередь, также нагревается и поднимается вверх. В результате постоянного движения воздуха в цехе происходит его нагрев не только в месте нахождения источников тепла, но и на более отдаленных участках. Такой путь отдачи тепла в окружающее пространство называется конвекционным. Степень нагрева воздуха измеряется в градусах. Особенно высокая температура наблюдается на рабочих местах, не имеющих достаточного притока наружного воздуха или расположенных в непосредственной близости от источников тепловыделений.

Противоположная картина наблюдается в тех же цехах в холодный период года. Нагретый горячими поверхностями воздух поднимается вверх и частично уходит из цеха через проемы и неплотности в верхней части здания (фонари, окна, шахты); на его место подсасывается холодный наружный воздух, который до соприкосновения с горячими поверхностями нагревается очень мало, в силу чего нередко рабочие места омываются холодным воздухом.

Все нагретые тела со своей поверхности излучают поток лучистой энергии. Характер этого излучения зависит от степени нагрева излучающего тела. При температуре выше 500°С спектр излучения содержит как видимые — световые лучи, так и невидимые — инфракрасные лучи; при меньших температурах этот спектр состоит только из инфракрасных лучей. Гигиеническое значение имеет в основном невидимая часть спектра, т.е. инфракрасное, или, как его иногда не совсем правильно называют, тепловое излучение. Чем ниже температура излучаемой поверхности, тем меньше интенсивность излучения и больше длина волны; по мере увеличения температуры увеличивается интенсивность, но уменьшается длина волны, приближаясь к видимой части спектра.

Источники тепла, имеющие температуру 2500—3000°С и более, начинают излучать также ультрафиолетовые лучи (вольтова дуга электросварки или электродуговых печей). В промышленности для специальных целей используются так называемые ртутно-кварцевые лампы, которые излучают преимущественно ультрафиолетовые лучи.

Ультрафиолетовые лучи также имеют различные длины волн, но в отличие от инфракрасных, по мере увеличения длины волны они приближаются к видимой части спектра. Следовательно, видимые лучи по длине волн находятся между инфракрасными и ультрафиолетовыми.

Инфракрасные лучи, попадая на какое-либо тело, нагревают его, что и послужило поводом называть их тепловыми. Это явление объясняется способностью различных тел в той или иной степени поглощать инфракрасные лучи, если температура облучаемых тел ниже температуры излучающих; при этом лучистая энергия превращается в тепловую, вследствие чего облучаемой поверхности передается то или иное количество тепла. Этот путь передачи тепла называется радиационным. Различные материалы обладают различной степенью поглощения инфракрасных лучей, и, следовательно, при облучении они нагреваются по-разному. Воздух совершенно не поглощает инфракрасные лучи и поэтому не нагревается, или, как принято говорить, он является теплопрозрачным. Блестящие, светлые поверхности (например, алюминиевая фольга, полированные листы жести) отражают до 94—95% инфракрасных лучей, а поглощают всего 5—6%. Черные матовые поверхности (например, покрытие сажей) поглощают почти 95—96% этих лучей, поэтому нагреваются более интенсивно.

При полном поглощении инфракрасных лучей в результате полного превращения лучистой энергии в тепловую облучаемый предмет получает определенное количество тепла, которое принято измерять в малых калориях на 1 см2 облучаемой поверхности в минуту (г • кал/см2-мин). Эту величину принимают за единицу интенсивности облучения. Интенсивность инфракрасного облучения возрастает по мере повышения температуры источника излучения и увеличения площади его поверхности и уменьшается в квадратной пропорции по мере удаления от источника излучения. Инфракрасное излучение, как правило, происходит от тех же источников, что и выделение конвекционного тепла.

Рабочие горячих цехов постоянно или периодически подвергаются воздействию инфракрасного излучения, в результате чего они получают извне то или иное количество тепла. Интенсивность облучения на рабочих местах в зависимости от размеров и температуры источников излучения и расстояния от него рабочих мест колеблется в широких пределах: от нескольких десятых долей до 8—10 г • кал/см2-мин. При выполнении отдельных кратковременных операций интенсивность облучения достигает 13—15 г • кал/см2-мин. Для сравнения следует указать, что интенсивность солнечной радиации в летний безоблачный день достигает лишь 1,3—1,5 г * кал/см2 мин.

Несмотря на то, что инфракрасное излучение не оказывает прямого действия на воздух, все же косвенным путем оно способствует его нагреву Подвергающиеся облучению различные предметы, оборудование, конструкции и даже стены нагреваются и сами становятся источниками тепловыделения как радиационным, так и конвекционным путем. От них-то и нагревается воздух цеха.

При работе с вольтовой дугой или ртутно-кварцевыми лампами, излучающими ультрафиолетовые лучи, рабочие могут подвергаться облучению, если они не защищены от прямого попадания этих лучей в глаза или на кожный покров. Ультрафиолетовые лучи хорошо проходят через воздух, но почти не проходят через любую плотную ткань; даже обычное стекло их почти не пропускает. Однако при попадании лучей от вышеуказанных источников в глаза наряду с ультрафиолетовыми лучами на них будет действовать чрезмерно яркий, слепящий свет видимого спектра.

В каждом помещении, и тем более в производственных цехах, воздух всегда находится в состоянии движения, которое создается вследствие разности температур в различных частях здания и по площади и по высоте. Разность температур образуется в результате инфильтрации и подсоса более холодного наружного воздуха через окна, фонари, фрамуги, ворота.

Более сильное движение наблюдается в тех случаях, когда в цехе имеются источники тепловыделения, которые нагревают воздух и заставляют его быстро подниматься вверх. При наличии одного источника тепловыделения направление движения воздуха будет от периферии к источнику тепла и от него вверх; при нескольких же источниках тепловыделения направление токов может быть самым разнообразным, оно зависит от мест расположения источников тепла и их мощности. Скорость движения, или, как принято называть, подвижность воздуха, измеряется в метрах в секунду.

Мощные источники тепловыделения в цехах являются причиной значительных потоков воздуха, скорость которых иногда достигает 4—5 м/сек. Особенно большие скорости движения создаются вблизи открытых проемов (ворот, окон и т.п.), где имеется возможность подсоса более холодного наружного воздуха. Вследствие больших скоростей холодные струи проходят значительные расстояния без достаточного разбавления теплым воздухом цеха, обдувая рабочих и создавая резкие колебания температур, что в быту называют сквозняками.

На отдельных же участках могут создаваться неблагоприятные условия для естественного конвекционного потока. Чаще всего такое положение наблюдается на участках, удаленных от проемов, ограниченных стенами или громоздким оборудованием (печами и т.п.), и особенно там, где подъему нагретого воздуха вверх препятствуют какие-либо глухие перекрытия (потолки). Подвижность воздуха сокращается до минимальных величин (0,05-0,1 м/сек), что приводит к его застою и перегреванию, особенно если участки расположены вблизи от источников тепловыделений.

Как в наружном, так и в воздухе производственных помещений содержится некоторое количество водяных паров, создавая определенную влажность воздуха. Количество водяных паров, выраженное в граммах, содержащихся в килограмме или в кубическом метре воздуха, называется абсолютной влажностью.

Увеличение количества водяных паров при одной и той же температуре может происходить лишь до определенного предела, после чего пары начинают конденсироваться. Такое состояние, когда количество водяных паров (в граммах) способно насытить 1 кг или 1 м3 воздуха при данной температуре до предела, называется максимальной влажностью. Чем выше температура воздуха, тем больше надо водяных паров, чтобы довести этот воздух до максимальной влажности. Следовательно, максимальная влажность воздуха при разных температурах различна, причем для каждой температуры эта величина постоянна.

Для измерения влажности воздуха чаще всего пользуются показателем относительной влажности, т.е. отношением абсолютной влажности к максимальной, насыщающей воздух до предела при данной температуре, выраженной в процентах. Таким образом, относительная влажность показывает процент насыщения воздуха водяными парами при данной температуре.

Помимо влагосодержания поступающего наружного воздуха, внутри цеха могут быть дополнительные источники влаговыделения. Главным образом это открытые технологические процессы, сопровождающиеся использованием воды или водных растворов, особенно если эти процессы идут с подогревом. Определенная часть влаги выделяется также от самих работающих при дыхании и потовыделении, однако практически это не играет большой роли.

В производственных условиях наблюдается весьма различная влажность воздуха — от 5—10 до 70—80%, при наличии обильных влаговы- делений (красильно-отбелочные цехи текстильных фабрик, моечные отделения различных производств, прачечные) — иногда до 90—95%, а в холодный период года — до 100%, т.е. до туманообразования.

Влияние метеорологических условий на организм. Человек может переносить колебания температур воздуха в весьма широких пределах от —40 -г- —50 °С и ниже до +100°С и выше. Организм человека приспосабливается к столь широкому диапазону колебаний температур окружающей среды посредством регулирования теплопродукции и теплоотдачи человеческого организма. Этот процесс называется терморегуляцией.

В результате нормальной жизнедеятельности организма в нем постоянно происходит образование тепла и его отдача, т.е. теплообмен. Тепло образуется вследствие окислительных процессов, из которых две трети падает на окислительные процессы в мышцах. Отдача тепла идет тремя путями: конвекцией, радиацией и испарением пота. В нормальных метеорологических условиях окружающей среды (температура воздуха около 20° С) конвекцией отдается около 30%, радиацией — около 45% и испарением пота — около 25% тепла.

При низких температурах окружающей среды в организме усиливаются окислительные процессы, увеличивается внутренняя теплопродукция, за счет чего и сохраняется постоянная температура тела. На холоде люди стараются больше двигаться или работать, так как работа мышц ведет к усилению окислительных процессов и увеличению теплопродукции. Дрожь, появляющаяся при длительном нахождении человека на холоде, есть не что иное, как мелкие подергивания мышц, что также сопровождается усилением окислительных процессов и, следовательно, повышением теплопродукции.

В условиях горячих цехов большее значение имеет отдача тепла организмом. Увеличение теплоотдачи всегда связано с увеличением кровенаполнения периферических кожных сосудов. Об этом свидетельствует покраснение кожных покровов при воздействии на человека повышенной температуры или инфракрасной радиации. Кровенаполнение поверхностных сосудов ведет к повышению температуры кожных покровов, что способствует более интенсивной отдаче тепла в окружающее пространство конвекционным и радиационным путем. Приток крови к кожным покровам активизирует деятельность расположенных в подкожной клетчатке потовых желез, что ведет к увеличению потовыделения и, следовательно, к более интенсивному охлаждению организма. Великий русский ученый И.П. Павлов и его ученики рядом экспериментальных работ доказали, что в основе этих явлений лежат сложные рефлекторные реакции при непосредственном участии центральной нервной системы.

В горячих цехах, где температура окружающего воздуха может достигать высоких величин, где имеется интенсивное инфракрасное излучение, терморегуляция организма осуществляется несколько иначе. Если температура окружающего воздуха равна или выше температуры кожного покрова (32—34 °С), человек лишен возможности отдавать избытки тепла конвекционным путем. При наличии нагретых предметов и других поверхностей в цехе, особенно при инфракрасном излучении, весьма затруднен и второй путь теплообмена — радиация. Таким образом, в этих условиях, терморегуляция крайне затруднена, так как основная нагрузка падает на третий путь — теплоотдачи испарением пота. В условиях повышенной влажности, наоборот, затруднен третий путь теплоотдачи — испарением пота, и отдача тепла происходит конвекцией и радиацией. Наиболее тяжелые условия терморегуляции создаются при сочетании высокой температуры окружающей среды и повышенной влажности воздуха.

Несмотря на то, что организм человека благодаря терморегуляции может приспосабливаться к весьма широкому диапазону колебаний температур, нормальное физиологическое состояние его сохраняется лишь до определенного уровня. Верхняя граница нормальной терморегуляции в полном покое лежит в пределах 38—40 °С при относительной влажности воздуха около 30%. При физической нагрузке или повышенной влажности воздуха этот предел снижается.

Терморегуляция в неблагоприятных метеорологических условиях, как правило, сопровождается напряжением определенных органов и систем, что выражается в изменении их физиологических функций. В частности, при действии высоких температур отмечается повышение температуры тела, что свидетельствует о некотором нарушении терморегуляции. Степень повышения температуры, как правило, зависит от температуры окружающего воздуха и от продолжительности его воздействия на организм. Во время физической работы в условиях высоких температур температура тела увеличивается больше, чем при аналогичных условиях в покое.

Действие высоких температур почти всегда сопровождается повышенным потоотделением. В неблагоприятных метеорологических условиях рефлекторное потоотделение часто достигает таких размеров, что пот не успевает испаряться с поверхности кожи. В этих случаях дальнейшее увеличение потоотделения ведет не к увеличению охлаждения организма, а к сокращению его, так как водяной слой препятствует снятию тепла непосредственно с кожного покрова. Такое профузное потоотделение называют неэффективным.

Величина потоотделения у рабочих горячих цехов достигает 3—5 л за смену, а при более неблагоприятных условиях она может достигать 8—9 л за смену. Обильное потение ведет к значительной потере влаги организмом.

Высокая температура окружающего воздуха оказывает большое влияние на сердечнососудистую систему. Повышение температуры воздуха выше определенных пределов дает учащение пульса. Установлено, что учащение пульса начинается одновременно с повышением температуры тела, т.е. с нарушением терморегуляции. Эта зависимость дает возможность по учащению пульса судить о состоянии терморегуляции при условии отсутствия прочих факторов, оказывающих влияние на частоту сердечных сокращений (физическое напряжение и проч.).

Воздействие на организм высокой температуры вызывает понижение кровяного давления. Это результат перераспределения крови в организме, где происходит отток крови от внутренних органов и глубоких тканей и переполнение периферических, т.е. кожных, сосудов.

Под влиянием высокой температуры изменяется химический состав крови, увеличивается удельный вес, остаточный азот, уменьшается содержание хлоридов и углекислоты и т.д. Особое значение в изменении химического состава крови имеют хлориды. При чрезмерном потении в условиях высоких температур хлориды выводятся из организма вместе с потом, вследствие чего нарушается водно-солевой обмен. Значительные нарушения водно-солевого обмена могут привести к так называемой судорожной болезни.

Высокая температура воздуха неблагоприятно действует на функции органов пищеварения и на витаминный обмен.

Таким образом, высокая температура воздуха (выше допустимого предела) оказывает неблагоприятное влияние на жизненно важные органы и системы человека (сердечнососудистую, центральную нервную систему, пищеварительную), вызывая нарушения нормальной их деятельности, а при наиболее неблагоприятных условиях может вызвать серьезные заболевания в виде перегревания организма, называемые в быту тепловыми ударами.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >