Примечание. Нормируемое большее значение относительной влажности соответствует меньшему значению нормируемой температуры воздуха.
Таблица 2
Допустимые величины параметров микроклимата в производственных помещениях
|
(по уровню энергоза-трат, Вт) |
Диапазон температур воздуха, C |
Темпе-ратура поверхности, |
Относи-тельная влаж-ность, |
Скорость движения воздуха (м/с) для диапазона температур воздуха |
||||
|
оптимального |
оптимального |
|||||||
|
Холодный период года |
||||||||
|
IIа (175–232) | ||||||||
|
IIб (233–290) | ||||||||
|
III (более 290) | ||||||||
|
Теплый период года |
||||||||
|
IIа (175–232) | ||||||||
|
IIб (233–290) | ||||||||
|
III (более 290) | ||||||||
Примечание. Более высокое значение скорости движения воздуха соответствует более высоким из нормируемых значений температуры воздуха и наименьшему значению влажности.
Оптимальные параметры микроклимата соответствуют условиям «теплового комфорта» человека. Это такое сочетание параметров микроклимата, которое обеспечивает нормальный уровень физиологических функций, в том числе и функционирование системы терморегуляции организма, и создает предпосылки для высокого уровня работоспособности. Оптимальные величины параметров микроклимата обеспечиваются на рабочих местах производственных помещений, где выполняются работы, связанные с нервно- эмоциональным и интеллектуальным напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, на рабочих местах пользователей персональной электронно-вычислительной техникой и др.). На других рабочих местах оптимальные параметры микроклимата создаются в соответствии с отраслевыми перечнями, согласованными с органами Роспотребнадзора РФ, или по решению работодателя.
Допустимые параметры микроклимата при сочетанном воздействии в течение рабочей смены могут вызывать изменения теплового состояния организма, сопровождающиеся дискомфортными ощущениями и временным снижением работоспособности. Однако работа в этих условиях при 8-часовой продолжительности смены в течение всего трудового стажа нарушений состояния здоровья не происходит.
Допустимые параметры микроклимата на большинстве рабочих мест создаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины.
Оптимальные и допустимые значения параметров микроклимата при выполнении трудовых операций установлены с учетом среднесменного уровня энергозатрат и периода года.
3.1. Количество выделяемой человеком теплоты не является постоянным и зависит в основном от характера выполняемых работ. По уровню энергозатрат работы классифицированы на категории: легкая (категории Iа, Iб), средней тяжести (категории IIa, IIб) и тяжелая (категория III).
К категории Iа относятся работы с затратами энергии не превышающие 139 Вт, производимые сидя и не требующие систематического физического напряжения (управленческий, творческий труд и т. п.). К категории Iб относятся работы с энергозатратами 140–174 Вт, производимые стоя, сидя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (экспериментальные научно-исследовательские работы, деятельность руководителей подразделений, контролеров, лаборантов и т. п.). При работах категории IIа энергозатраты составляют 172–232 Вт. Это работы, связанные с постоянной ходьбой, работы по перемещению небольших изделий или предметов (масса до 1 кг), выполняемые стоя или сидя (ряд работ, связанных с экспедиционными и полевыми исследованиями, ремонт, монтаж и наладка исследовательского и технологического оборудования и т. п.).
При работах категории IIб энергозатраты составляют 233–290 Вт. К такой категории относятся работы, связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей (большинство полевых исследовательских работ геологического, биологического и географического профиля). К тяжелым физическим работам (категория III) относятся работы, связанные с систематическим физическим напряжением (энергозатраты более 290 Вт). К ним, в частности, можно отнести работы с постоянным перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей (буровые работы, монтаж громоздких экспериментальных установок и др.).
3.2. Кроме категории выполняемых работ при нормировании параметров микроклимата учитывается период года. По классификации гигиенических нормативов предусмотрено два периода года: теплый и холодный. Для производственных помещений при среднесуточной температуре наружного воздуха выше +10 C период года оценивается как теплый, а при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже или равной +10 C - как холодный. Для общественных зданий в соответствии с положениями ГОСТ 30494-96 принят аналогичный подход для градации периодов года, но границей, разделяющей холодный и теплый периоды года является температура +8 C.
4 . Наряду с основными характеристиками микроклимата нормируется ряд дополнительных показателей:
Перепад температуры и скорости воздуха по высоте и в горизонтальной плоскости;
Пределы значений относительной влажности и скорости воздуха при его температуре 25–28 C;
Температуры воздуха ниже и выше допустимых значений при работе в помещениях и за их пределами.
Кроме того, регламентируется предельная температура воздуха при инфракрасном облучении, допустимый интервал значений тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс), предел интенсивности инфракрасного облучения и др.
4.1. Тепловое состояние человека в значительной степени определяется равномерностью теплообмена с окружающей средой различных участков поверхности тела человека. В частности, большие перепады значений параметров микроклимата по вертикали и горизонтали нарушают равномерность теплообмена. Как правило, это сопровождается локальным охлаждением или перегревом различных участков тела. Так, при большом перепаде температур по вертикали у человека усиливается ощущение теплового дискомфорта, происходит охлаждение конечностей и рефлекторное охлаждение всего организма, развиваются простудные заболевания. В связи с этим нормативами установлен допустимый перепад температуры по высоте рабочего места (2 м), который не должен превышать 3 C.
Аналогичным образом реагирует организм человека на изменение подвижности воздуха. Наибольшей чувствительностью к воздействию скорости воздуха обладают задняя поверхность шеи, затылок и лодыжки. Локальное охлаждение или перегрев этих участков тела могут произойти, если на различной высоте рабочего места изменение скорости воздуха превышает диапазон допустимых нормируемых значений (графы 6, 7 табл. 2). При этом максимально допустимым принято значение скорости воздуха 0,5 м/с.
4.2. В большинстве случаев выполнение трудовых операций связано с необходимостью перемещения работника в горизонтальной плоскости рабочей зоны. С целью исключения больших контрастов температуры воздуха величина перепада температур воздуха в различных точках и во времени (Δt ) не должна превышать следующих значений: при категории работ Iа и Iб Δt ≤ 4 C, при категории работ IIа и IIб Δt ≤ 5 C и при тяжелой категории работ Δt ≤ 6 C для любых периодов года. При этом значение температуры в каждой точке горизонтальной плоскости рабочего места не должно превышать нормативную величину.
4.3. При высокой температуре окружающей среды затруднена теплоотдача излучением, и отдачу теплоты организм человека осуществляет в основном за счет процессов испарения и конвекции. По этой причине, особенно в условиях допустимых параметров микроклимата, для нормализации теплообмена необходимо осуществлять регулирование влажности и скорости воздуха. Однако диапазон возможных значений этих параметров имеет предел из-за специфики реакции организма человека на их значительное изменение.
В частности, необходимость ограничения уровня влажности воздуха вызвана тем, что в условиях интенсивной теплоотдачи испарением при относительной влажности воздуха менее 15 % возникает опасность заболеваний, вызванных значительной потерей влаги организмом, а также заболеваний органов дыхания. При относительной влажности воздуха, превышающей 75 %, резко снижается интенсивность отдачи теплоты испарением влаги и при высокой температуре окружающей среды теплоотдача осуществляется только за счет конвективной составляющей теплообмена, т. е. возникает необходимость увеличения скорости воздуха. В то же время, как уже отмечалось, чрезмерное повышение скорости воздуха вызывает у человека субъективные ощущения дискомфорта и болезненные реакции, например, в виде простудных заболеваний.
Относительная влажность воздуха в интервале 40–60 % позволяет исключить осушение слизистой оболочки дыхательных путей человека и загрязнение воздуха бактериями и пылью. Этот диапазон относительной влажности при нормировании принят в качестве оптимальных параметров микроклимата. Предельно допустимые значения относительной влажности воздуха ограничены диапазоном 15–75 %.
При температуре воздуха 25–28 C нормы ограничивают максимально-допустимое значение влажности воздуха. При этом чем выше температура воздуха, тем меньшую влажность воздуха следует обеспечивать на рабочем месте (табл. 3, графа 3 ). Одновременно с ограничением влажности воздуха при работе в условиях, характеризуемых температурой воздуха 26–28 C, с целью интенсификации отвода теплоты от организма человека за счет конвективной составляющей повышают скорость воздуха. Нормируемый интервал скорости воздуха в этих условиях тем выше, чем больше уровень энергозатрат при выполнении работ (табл. 3, графы 4 –7 ).
В помещениях со значительным выделением влаги допускают превышение нормируемых значений относительной влажности на постоянных рабочих местах. Величина превышения зависит от тепловлажностного отношения, характерного для помещения, в котором выполняются работы. Тепловлажностное отношение - отношение изменения теплосодержания воздуха к изменению влагосодержания или отношение суммы явного и скрытого тепла к количеству выделяющейся влаги, выражаемое в Дж/кг (ккал/кг).
При тепловлажностном отношении, равном или менее 8000, допускается превышение относительной влажности от допустимой нормируемой величины до 10 %. При тепловлажностном отношении, имеющем значение в интервале 8000–1000, допускают превышение относительной влажности до 20 %.
Таблица 3
Диапазон нормируемых значений влажности и скорости воздуха
при его температуре выше 25 C
|
Температура воздуха на рабочих местах, °C |
Относительная влажность воздуха (%) при температуре 25–28 °C, |
Скорость воздуха в теплый период года (м/с) при температуре воздуха |
||||
|
По данным табл. 2 |
||||||
4.4. В ряде случаев нормальное функционирование технологического процесса возможно только при значениях температуры воздуха, существенно отличающихся от допустимых гигиенических норм. При таких температурах условия труда оцениваются как опасные и вредные. Аналогичным образом оцениваются условия труда при работах, в силу кратковременности которых экономически нецелесообразно нормализовать параметры микроклимата, а также при работах за пределами помещений в холодный и теплый периоды года или при работе в не отапливаемых помещениях. В этих случаях в обязательном порядке осуществляются защитные и профилактические мероприятия по нейтрализации неблагоприятного воздействия микроклимата. В комплекс таких мероприятий включают инженерные методы защиты и профилактики, например, локальное кондиционирование, воздушное «душирование», использование средств индивидуальной защиты (в частности спецодежды), устройство помещений с оптимальными параметрами микроклимата для отдыха от воздействия высокой или низкой температуры воздуха и др. Наряду с указанными мероприятиями осуществляется регламентация режима труда и отдыха (регулирование времени выполнения работ при неблагоприятной температуре воздуха и продолжительности перерывов, сокращение продолжительности рабочего дня и т. д.).
4.4.1. В районах жаркого климата (средняя температура наружного воздуха в 13 ч самого жаркого месяца от 25 до 30 С) на постоянных и непостоянных рабочих местах допускается увеличение нормируемого значения температуры воздуха, но не выше пределов, указанных в табл. 4.
Таблица 4
Допустимые нормы параметров микроклимата на рабочих местах
в производственных помещениях в условиях жаркого климата
|
Температура (C) на рабочих местах |
Скорость воздуха (м/с), не более |
Относительная влажность воздуха (%), не более |
|||
|
постянных |
на непостоянных |
||||
|
На 4 С выше средней температуры наружного воздуха в 13 час самого жаркого месяца и не более указанных в гр. 3 и 4 | |||||
|
Средней тяжести: | |||||
В местностях со средней температурой наружного воздуха 30 °Cи более допустимая температура воздуха помещений определяется как сумма допустимых значений, указанных в табл. 4, и произведения 0,4 °С на число градусов превышения температуры наружного воздуха сверх температуры 30 °С. При этом необходимо увеличивать значение нормируемой скорости воздуха на 0,1 м/с на каждый градус указанного превышения 30 °Cтемпературы наружного воздуха. Максимально допускаемая скорость движения воздуха в указанных условиях не должна быть более 0,5 м/с .
4.4.2. Работа в помещениях при температуре воздуха выше допустимых нормируемых значений классифицируется как работа в условиях нагревающего микроклимата. Условия труда в помещениях, температура воздуха которых имеет значение меньше нижней границы допустимой величины, также считаются вредными, и работа в таких условиях характеризуется как работа в условиях охлаждающего микроклимата. Защита и профилактика перегрева или переохлаждения организма при температуре воздуха ниже или выше допустимых нормируемых значений в комплексе с другими мероприятиями осуществляется за счет регулирования режима труда и отдыха. Допускаемая продолжительность работы (непрерывная или суммарная за рабочую смену) зависит от температуры воздуха и категории выполняемых работ по энергозатратам (табл. 5, 6).
Микроклимат производственных помещений определяется действующими на организм человека влажностью, температурой и скоростью движения воздуха, температурой окружающих поверхностей (ГОСТ 12.1.005-88).
Микроклимат производственных помещений зависит от ряда факторов: климатического пояса и периода года, характера технологического процесса и вида используемого оборудования, условий воздухообмена, размеров помещения, количества работников и т. д.
Для производственных помещений установлены СанПиН № 9-80 РБ 98 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». Контроль за исполнением осуществляет Государственное учреждение «Центр гигиены и эпидемиологии».
В основу нормирования метеорологических условий производственной среды положена оценка метеорологических условий как оптимальных и допустимых в зависимости от категории работ по тяжести, времени года и тепловой характеристики производственного помещения.
Оптимальные условия – такие сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма при минимальном напряжении механизма терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.
Допустимыми условиями называют такие сочетания параметров микроклимата, которые при систематическом и длительном воздействии на человека не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений дискомфорта, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности, напряженной работе механизма терморегуляции, однако не выходящей за пределы физиологических приспособительных возможностей.
Выделяют следующие виды микроклимата:
А) комфортный (учебный кабинет, сборочный цех и др.: рекомендуемая температура для нормальных условий труда – 18-22 °С, относительная влажность - 60-80%, скорость движения воздуха – 0,5-1,5 м/сек);
Б) с повышенной влажностью, при нормальной и низкой температуре воздуха (строительные, отделочные, бетонные работы и др.), при высокой температуре воздуха (производство гидратной извести и железобетона);
В) переменный (при работе на открытом воздухе);
Г) нагревающий, с преобладанием радиационной теплоты (производство керамических изделий и др.) или конвекционной теплоты (химические цехи и др.);
Д)охлаждающий,ссубнормальными(от + 10 до -10 °С) - судостроительное производство - и низкими температурами воздуха (ниже -10°С) - общестроительные работы на открытом воздухе в зимнее время.
Вредные и опасные факторы на производстве возникают при отклонении от нормируемых параметров микроклимата. Неблагоприятное сочетание составляющих микроклимата может вызвать перенапряжение механизмов терморегуляции, перегрев или переохлаждение организма человека.
Контроль за микроклиматом и за составом воздуха должен осуществляться постоянно в сроки, установленные санитарной инспекцией.
Параметры микроклимата определяются с помощью термометров (температура), психрометров (влажность), анемометров, термоанемометров (скорость перемещения воздуха).
Направления создания оптимальных метеорологических условий труда в производственных помещениях:
Рациональные объемно-планировочные и конструктивные решения производственных зданий;
- рациональное размещение оборудования;
- механизация и автоматизация производственных процессов;
- дистанционное управление и наблюдение;
- внедрение более рациональных технологических процессов и оборудования;
- рациональная тепловая изоляция оборудования;
- защита работающих различными видами экранов и водяными завесами;
- рациональная вентиляция и отопление;
- рационализация режимов труда и отдыха;
- использование средств индивидуальной защиты.
3. Понятие микроклимата, его параметры.
Микроклимат производственных помещений - это микроклиматические условия производственной среды (температура, влажность, давление, скорость движения воздуха, тепловое излучение) помещений, которые оказывают влияние на тепловую стабильность организма человека в процессе труда.
Исследования показали, что человек может жить при атмосферном давлении 560-950 мм ртутного столба. Атмосферное давление на уровне моря 760 мм ртутного столба. При данном давлении человек испытывает комфортность. Как повышение, так и понижение атмосферного давления на большинство людей оказывает негативное влияние. С понижением давления ниже 700 мм ртутного столба наступает кислородное голодание, что сказывается на работе головного мозга и центральной нервной системы.
3.1 Общие требования к параметрам микроклимата
Параметры микроклимата в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН 2.2.4. 548-96 должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей производственной средой и поддержание оптимального или до пустимого теплового состояния организма.
Параметрами, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:
Температура воздуха, t˚C
Температура поверхностей (стен, потолка, пола, ограждений оборудования и т.п.), tп ˚C
Относительная влажность воздуха, W %
Скорость движения воздуха, V м/с
Интенсивность теплового облучения, P Вт/м 2
Абсолютная влажность А – это количество водяных паров, содержащихся в 1 м3. воздуха. Максимальная влажность F max – количество водяных паров (в кг), которое полностью насыщает 1 м3 воздуха при данной температуре (упругость водяных паров).
Относительная влажность – это отношение абсолютной влажности к максимальной влажности, выраженной в процентах:
Когда воздух полностью насыщен водяными парами, то есть A=Fmax (во время тумана), относительная влажность воздуха φ =100%.
На организм человека и условия его работы оказывает влияние также средняя температура всех поверхностей, ограничивающих помещение, она имеет важное гигиеническое значение.
Другим важным параметром является скорость движения воздуха. При повышенной температуре скорость воздуха способствует охлаждению, а при низких температурах переохлаждению, поэтому она должна быть ограниченной, в зависимости от температурной среды.
Санитарно - гигиенические, метеорологические и микроклиматические условия не только влияют на состояние организма, но и определяют организацию труда, то есть, продолжительность и периодичность отдыха работника и обогрева помещения.
Таким образом, санитарно-гигиенические параметры воздуха рабочей зоны могут быть физически опасными и вредными производственными факторами, оказывающими существенное влияние на технико-экономические показатели производства.
3.2 Терморегуляция организма
Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих большое влияние на тепловое самочувствие человека. Метеорологические условия, или микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, местного климата, сезона года, условий отопления (в холодный период года) и вентиляции в помещениях.
Трудовая деятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Её количество зависит от степени физического напряжения в определённых климатических условиях и составляет от 85 Вт (в состоянии покоя) до 500 Вт (при тяжёлой работе). Для того, чтобы физиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву, либо к переохлаждению организма и, как следствие, к потере работоспособности, быстрой утомляемости, потере сознания, к несчастным случаям и профзаболеваниям.
Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделения человека Qтч полностью воспринимаются окружающей средой Qтс, т.е. когда имеет место тепловом баланс Qтч = Qтс, то в этом случае температура внутренних органов остаётся постоянной 36, 5 ˚C.
Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде (Qтч>Qтс), происходит рост температуры внутренних органов и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием жарко . Теплоизоляция человека (например, в тёплой и плотной одежде), находящегося в состоянии покоя (сидя или лёжа) от окружающей среды, приведёт к повышению его температуры уже через 1 час на 1,2˚C. А то же самое при выполнении работы средней тяжести, вызовет повышение температуры на 5 ˚C, т.е. приблизится к критической (+43˚C) температуре.
В
случае, когда окружающая среда воспринимает
больше теплоты, чем её вырабатывает
человек (Qтч
Терморегуляция организма - физиологический процесс поддержания температуры тела в границах от 36,6 до 37,2°С. Основной путь поддержания равновесия - теплоотдача.
Теплоотдача идёт следующими путями:
1 . Излучение тепла (Q изл) телом человека по отношению к окружающим поверхностям, имеющим меньшую температуру. Это основной путь отдачи тепла в производственных условиях. Излучением отдают тепло все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля - 273°С. Человек отдаёт тепло, когда температура окружающих его предметов ниже температуры наружных слоёв одежды (27 - 28°С) или открытой кожи.
2. Проведение (Q п) - отдача тепла предметам, непосредственно соприкасающемся с телом человека.
3. Конвекция (Q к) - передача тепла через воздушную среду. Человек нагревает вокруг себя слой воздуха толщиной 4 - 8 мм путём проведения тепла. Нагрев более отдалённых слоёв идёт за счёт естественного и принудительного замещения прилегающих к телу более тёплых слоёв воздуха более холодными. При подвижном воздухе теплоотдача увеличивается в несколько раз.
4. Испарение воды с поверхности кожи и слизистой оболочки верхних дыхательных путей (Q ис.)- основной путь отдачи тепла при повышенной температуре воздуха, особенно, когда затрудняется или прекращается отдача излучением или конвекцией. В обычных условиях испарение идет в результате неощутимого потоотделения на большей части поверхности тела в результате диффузии воды без активного участия потовых желёз. В целом организм теряет 0,6 л воды в сутки. При выполнении физической работы в условиях повышенной температуры воздуха идёт повышенное потоотделение, при котором количество теряемой жидкости 10 - 12 л за смену. Если пот не успел испариться, он покрывает кожу влажным слоем, что не способствует отдаче тепла, и создаются условия для перегрева организма. В этом случае идёт потеря воды и солей. Это приводит к обезвоживанию организма, потере минеральных солей и водо-растворимых витаминов (С, В1, В2). Такие потери влаги приводят к сгущению крови, нарушению солевого обмена.
При тяжёлой работе в условиях повышенной температуры воздуха теряется 30 - 40 г соли NaCl (всего в организме 140 г NaCl). Дальнейшая потеря солей вызывает мышечные спазмы, судороги.
5. Тепловое (инфракрасное) излучение. В условиях производства может присутствовать тепловое (инфракрасное) излучение - невидимое электромагнитное излучение. Источник - любое нагретое тело.
В зависимости от длины волны оно делится на коротковолновое, средневолновое, длинноволновое. Проходя через воздух эти лучи его не нагревают, но, поглотившись твёрдым телом, лучистая энергия переходит в тепловую.
Особенности действия лучистого тепла зависят от длины волны инфракрасного излучения. Длинные волны (1,4 - 10 мкм) поглощаются слоем кожи, вызывая калящий эффект. Короткие волны проникают глубоко внутрь организма, нагревая внутренние органы, мозг, кровь. Длительное воздействие повышенной температуры в сочетании с большой влажностью может привести к перегреванию организма. При этом у человека возникает головная боль, тошнота, сердцебиение, общая слабость, рвота, потоотделение, частое дыхание, тахикардия. При работе на воздухе, в результате облучения головы инфракрасными лучами коротковолнового диапазона, происходит тяжелое поражение мозговой ткани вплоть до выраженного менингита и энцефалита. В тяжелых случаях наблюдаются судороги, бред, потеря сознания. При этом температура тела остается нормальной или повышается незначительно.
Нормальный теплообмен (т.е. тепловой комфорт) образуется тогда, когда
Q тч=Q к + Q т + Q изл + Q исп + Q в = Q тс
При значительном превышении теплопродукции организма человека (Qтч»Qтс) возникает перегрев (гипертермия), угрожающая жизни и здоровью человека; при значительном уменьшении теплопродукции организма по сравнению с поглотительными возможностями среды, возникает переохлаждение (гипотермия), опасное для здоровья и жизни человека.
В условиях теплового гомеостаза баланс тепла в организме гомойотермов описывается выражением:
ΔQ = M - E ± C ± R ± K ± W = 0
где ΔQ - изменения теплосодержания; М - продукция тепла, а остальные члены уравнения - отдача тепла организмом во внешнюю среду различными путями. В условиях температурного комфорта ΔQ = 0.
Здесь сразу же необходимо оговорить то существенное современное понимание гомеостаза, в соответствии с которым любой его вид, в том числе и тепловой гомеостаз, выражается не в жесткой фиксации тех или иных показателей на определенном уровне, а скорее в их колебании вокруг среднего значения. Это принципиальное соображение, по крайней мере для человека, подтверждается еще и фактически - феноменом крайней нестабильности теплового обмена тела человека.
О. Бартон и А. Эдхолм (1957) указывают, что даже при кратковременных исследованиях в специальных климатических камерах со строгим контролем метеорологических условий и состояния исследуемых термостабильное состояние не достигается на протяжении нескольких часов. Выражение 1 есть полное уравнение теплового баланса, но эволюционно - биологическое значение его составляющих далеко не одинаково. Так, продукция тепла в организме (М) генетически не обусловлена тепловым обменом, а является следствием коренных процессов, характеризующих жизнедеятельность. Живой организм характеризуется непрерывным обменом веществ и энергии, который происходит в соответствии с известным уравнением термодинамики:
|
ΔН = ΔZ + TΔS |
где ΔН - изменение энтальпии - меры общего запаса химически превращаемой энергии; ΔZ - изменение термодинамического потенциала или свободной энергии - части энтальпии системы, которая может быть с пользой использована для совершения работы; ΔS - изменения энтропии (термодинамической) для данных условий - меры неопределенности системы, зависящей от действия межмолекулярных сил и теплового движения и измеряемой величиной рассеяния потенциальной энергии химических веществ в виде тепла; Т - °К (градусы Кельвина).
Источником теплопродукции (М), таким образом, служат процессы обмена веществ и энергии, непрерывно совершающиеся в организме. В ходе расщепления энергетических материалов энергия, кумулируемая в макроэргических соединениях, может рассеиваться в виде тепла ("первичная теплота"), либо превращаться в те или иные виды работы, в конечном счете также переходящие в тепловую энергию. Однако основное тепло организм получает в результате осуществления тех или иных видов работы (70% теплопродукции), в то время как теплорассеяние составляет лишь 30%.
Таблица 3. 1. Потребление кислорода различными органами взрослого человека массой 63 кг (Bord Р., 1961)
|
Потребление кислорода различными органами взрослого человека массой 63 кг (Bord Р., 1961) |
|||||
|
Орган |
Масса, кг |
Артериовенозная разница по кислороду, см 3 /л |
Потребление кислорода |
||
|
абсолютное, см 3 /мин |
относительное |
||||
|
см 3 /(мин·100 г) |
% от общего |
||||
|
Скелетные мышцы | |||||
|
Другие части тела | |||||
|
Тело в целом | |||||
Для проблемы регуляции теплового обмена существенный интерес представляют источники продукции тепла в покое и при мышечной работе. Образование тепла неразрывно связано с энергетическим обменом. В условиях нормальной жизнедятельности в покое о величине теплопродукции можно судить по интенсивности окислительных процессов (потреблению кислорода). Соответствующие данные приведены в табл. 3.1
В покое наиболее высокий вклад в теплопродукцию (58,8%) обеспечивается печенью, мозгом и скелетными мышцами. При этом в первых двух органах высоки и относительные показатели энергетического обмена (артериовенозная разница по кислороду и его относительное потребление органом); в то же время интенсивность обмена в покоящихся мышцах невелика и валовое значение их теплопродукции определяется просто значительной массой мышечпой ткани.
Структура энергозатрат в тканях (Иванов К. П., 1972) показывает, что из 1600 ккал/сут (в условиях основного обмена) около 900 ккал улавливается в форме макроэргических связей АТФ, 215 ккал идет на поддержание неравновесных ионных концентраций по обе стороны клеточных мембран, 415 ккал обеспечивает процессы обновления белков, липидов и полисахаридов, и лишь 270 ккал затрачивается на сокращение сердечной мышцы и дыхательных мышц. Вместе с тем все эти процессы характеризуются низкими величинами КПД, например синтез белка имеет КПД 10-13%, транспорт ионов - 20%, синтез АТФ - 50% и т. д. Таким образом, происходит накопление "первичного" и "вторичного" тепла.
При совершении мышечной работы энергетический обмен в мышцах резко возрастает, о чем можно судить и по такому косвенному показателю, как величина минутного объема крови, протекающей через мышцы в покое и при их сокращении: в первом случае она равна 840 мл/мин, а во втором - 12 500 мл/мин, что указывает на повышение потребления кислорода мышцами по крайней мере в 5 раз. Таким образом, увеличение теплопродукции при мышечной работе обусловлено повышенным образованием тепла в первую очередь в ткани скелетных мышц. Однако следует учитывать еще и адекватное возрастание энергетических процессов (и теплопродукции) в органах, обеспечивающих мышечную работу - в головном и спинном мозге, сердце, дыхательных мышцах, в печени и других органах.
В условиях термического комфорта важнейшее значение в термогенезе имеют произвольные мышечные движения, потому что именно к ним, как гениально заметил И. М. Сеченов (1863), сводится "все бесконечное разнообразие внешних проявлений мозговой деятельности". Измерения энерготрат при "обыденных" двигательных актах человека показывают их различную (иногда и значительную) термогенетическую стоимость (Кандрор И. С., 1968).
В зависимости от поведения человека даже на протяжении нескольких часов сдвиги теплопродукции могут носить характер быстрых и значительных пиков.
Параметры микроклимата регламентируются с учётом тяжести физического труда и времени года.
Изменение параметров микроклимата вызывает изменение соотношения величин теплопродукции Q. Так, при нормальных условиях во время лёгкой физической работы доля Qк+ Qтсоставляет около 30 % всей теплоотдачи, Qизл около 45 %, Qисп=20 % и Qв=5 %.
Чем выше температура окружающих предметов, тем меньше теплоотдача излучением. При повышении температуры окружающего воздуха до температуры тела человека и выше, эффективность теплоотдачи теплопроводностью Qт, конвекциейQ ки излучением Qизл уменьшается и решающее значение приобретает отвод тепла путём испарения влаги (пота) с поверхности тела Qисп. Но интенсивность испарения влаги с поверхности тела человека зависит от относительной влажности Wи скорости движения окружающего воздухаV.
При Wболее 75 % процесс испарения влаги резко замедляется, а при W=100 % прекращается полностью. Вместе с этим замедляется, а затем и прекращается теплоотдача Qисп. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое «проливное» потоотделение, изнуряющее организм и не создаёт необходимую теплоотдачу. Происходит обезвоживание организма, которое влечёт за собой нарушение остроты зрения и умственной деятельности. Потеря влаги на 15-20% приводит к смертельному исходу.
Недостаточная влажность (<20%) также оказывает неблагоприятное воздействие на организм, вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания, растрескивания и кровотечения.
Увеличение скорости воздуха υ всегда приводит к увеличению теплоотдачи в окружающую среду.
При лёгкой работе разрешается более высокая температура и меньшая скорость движения воздуха.
В тёплый период года (при температуре вне помещения +10°С и выше) температура в производственном помещении должна быть не более +28°С при лёгкой работе и не более +26°С при тяжёлой работе. Если вне помещения температура более +25°С, то в помещении допускается повышение температуры до +33°С.
Согласно ДСН 3.3.6 042-99 «Санитарные нормы микроклимата производственных помещений», по степени влияния на тепловое состояние организма человека, микроклиматические условия подразделяются на оптимальные и допустимые. Для рабочей зоны производственных помещений устанавливаются оптимальные и допустимые микроклиматические условия с учетом тяжести выполняемой работы и периода года (табл.3.2).
Оптимальные микроклиматические условия - это такие условия микроклимата, которые при длительном и систематическом влиянии на человека обеспечивают сохранение теплового состояния организма без активной работы терморегуляции. Они сохраняют обеспечение самочувствие теплового комфорта и создание высокого уровня производительности труда (табл. 3.2.).
Допустимые микроклиматические условия, которые при длительном и систематическом влиянии на человека могут вызвать изменения теплового состояния организма, но нормализуются и сопровождаются напряженной работой механизмов терморегуляции в границах физиологической адаптации (табл. 3.2.). При этом не возникает нарушений или ухудшения состояния здоровья, но наблюдается дискомфортное тепловосприятие, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.
Условия микроклимата, выходящие за допустимые границы называются критическими и ведут, как правило, к серьезным нарушениям в состоянии организма человека.
Оптимальные условия микроклимата создаются для постоянных рабочих мест.
Таблица 3. 2
Оптимальные величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.
|
Период года |
Температура воздуха, 0 С |
Относительная влажность, % |
Скорость движения, м/с |
|
|
Холодный период года |
Легкая I-а | |||
|
Легкая I-б | ||||
|
Средней тяжести II-а | ||||
|
Средней тяжести II-б | ||||
|
Тяжелая III | ||||
|
Теплый период года |
Легкая I-а | |||
|
Легкая I-б | ||||
|
Средней тяжести II-а | ||||
|
Средней тяжести II-б | ||||
|
Тяжелая III |
Допустимые значения микроклиматических условий устанавливаются в случае, когда на рабочем месте не удается обеспечить оптимальные условия микроклимата согласно технологическим требованиям производства или экономической целесообразности.
Перепад температуры воздуха по высоте рабочей зоны при обеспечении допустимых условий микроклимата не должна быть более 3-х градусов для всех категорий работ, а по горизонтали не должен выходить за пределы допустимых температур категорий работ.
Внешняя среда, окружающая человека на производстве, влияет на организм человека, на его физиологические функции, психику, производительность труда.
Похожие статьи
