Исследование микроклимата в производственных помещениях

PAGE 27

Лабораторная работа № 4

"Исследование микроклимата

в производственных помещениях"

ЦЕЛИ РАБОТЫ

Цели лабораторной работы:

- изучить принципы нормирования микроклимата в соответствии с санитарными правилами [1, 2];

- ознакомится с приборами для измерения параметров микроклимата и получить навыки практического их применения;

- научится анализировать состояние параметров микроклимата и планировать мероприятия по их нормализации.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Микроклимат производственных помещений – климат внутренней среды этих помещений, который определяется сочетанным действием на организм человека комплексных факторов (параметров микроклимата).

К параметрам микроклимата относятся:

- температура воздуха, оС;

- влажность воздуха, %;

- скорость движения воздуха, м/с;

- интенсивность теплового облучения, Вт/м2;

- барометрическое (атмосферное) давление, Па (не нормируется).

Производственные помещения замкнутые пространства в специально предназначенных зданиях и сооружениях, в которых постоянно (по сменам) или периодически (в течение рабочего дня) осуществляется трудовая деятельность людей.

Рабочее место участок помещения, на котором в течение рабочей смены или части ее осуществляется трудовая деятельность. Рабочим местом может являться несколько участков производственного помещения.

Постоянное рабочее место - место, на котором работающий находится большую часть своего рабочего времени (более 50% или более 2 ч непрерывно). Если при этом работа осуществляется в различных пунктах рабочей зоны, постоянным рабочим местом считается вся рабочая зона.

Холодный период года период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной +10 С и ниже.

Теплый период года период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10 С.

Среднесуточная температура наружного воздуха средняя величина температуры наружного воздуха, измеренная в определенные часы суток через одинаковые интервалы времени. Она принимается по данным метеорологической службы.

Тепловая нагрузка среды (ТНС) сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата (температура, влажность, скорость движения воздуха и тепловое обучение), выраженное одночисловым показателем (ТНС-индексом).

Разграничение работ по категориям тяжести осуществляется на основе интенсивности общих энергозатрат организма в ккал/ч (Вт)

К категории I а 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, программирования и т. п.).

К категории I б относятся работы с интенсивностью энерготрат 121150 ккал/ч (140174 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.).

К категории II а относятся работы с интенсивностью энерготрат 151200 ккал/ч (175232Вт) связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1кг) 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.).

К категории II б относятся работы с интенсивностью энерготрат 201250 ккал/ч (233290 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.).

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, большинство сельскохозяйственных работ и т. п.).

ВОЗДЕЙСТВИЕ МИКРОКЛИМАТА НА ЧЕЛОВЕКА

Микроклимат в производственных помещениях зависит от технологического процесса, внешних погодных условий, оказывает значительное влияние на протекание жизненных процессов в организме человека и является важной характеристикой гигиенических условий труда.

В организме человека непрерывно происходят окислительные реакции, связанные с образованием теплоты. Вместе с тем, непрерывно происходит и её отдача в окружающую среду.

Совокупность процессов, обуславливающих теплообмен между организмом и внешней средой, в результате которых температура тела человека поддерживается на постоянном уровне (37±0,5оС), называется терморегуляцией.

Количество теплоты, выделяемое организмом в окружающую среду, не является величиной постоянной, а зависит от тяжести выполняемой работы, метеорологических условий среды, положения тела и других факторов. Установлено, что человек в состоянии покоя теряет в сутки около 1700 ккал, работники умственного труда – 2500 ккал, при выполнении тяжелой физической работы потери теплоты могут достигать 6000 ккал.

Тепло из организма выделяется преимущественно через кожный покров (до 85 %) и в меньшей степени через органы дыхания (15 %).

При высокой температуре воздуха и тепловом облучении кровеносные сосуды поверхности тела расширяются: при этом происходит перемещение крови в организме к поверхности кожи. Вследствие такого перераспределения крови теплоотдача с поверхности тела значительно увеличивается.

При низких температурах окружающего воздуха кровеносные сосуды сужаются, скорость протекания крови замедляется и отдача тепла уменьшается.

При пониженных температурах и интенсивном движении воздуха может происходить переохлаждение тела, в результате чего возникают простудные заболевания.

На терморегуляцию организма большое влияние оказывает влажность воздуха. Относительная влажность воздуха W(%) определяется зависимостью:

, (4.1.)

где: А - абсолютная влажность воздуха, т.е. количество водяного пара (г), содержащееся в одном кг сухого воздуха;

F - максимальная влажность, т.е. количество водяного пара (г), которое может содержаться в одном кг воздуха при данной температуре и давлении (растёт при увеличении температуры).

Повышенная относительная влажность воздуха затрудняет терморегуляцию организма, так как затрудняет отдачу тепла путем испарения пота с поверхности кожи.

Особенно неблагоприятные условия наступают для терморегуляции организма в том случае, когда наряду с повышенной влажностью в помещении поддерживается высокая температура. В этих условиях наступает утомление, затрудняется отдача тепла путем испарения пота, нарушается терморегуляция организма. Нарушение терморегуляции ведет к тяжелым последствиям: головокружению, потере сознания, тепловому удару.

Перегрев организма может вызвать болезненные судороги, особенно в икроножных мышцах и изменение состава крови.

Неблагоприятным фактором микроклимата также является тепловое излучение. Интенсивность теплового излучения, измеряемая в Вт/м2, зависит от состояния (окраска, шероховатость) и температуры окружающих человека поверхностей: ограждающих конструкций (стены, потолок, пол), устройств (экраны и т. п.), а также технологического оборудования.

При тепловом облучении поражение организма обуславливается действием лучей инфракрасной части спектра. Максимальной проникающей способностью в организм человека обладают коротковолновые инфракрасные лучи с длиной волны от 0,76 до 1,5 микрометра (1мкм = 10-6м). Наиболее сильный нагрев поверхности кожи вызывают инфракрасные лучи с длиной волны от 1,4 до 20 мкм. Тепловые излучения поражают кожные покровы лица и роговицу глаз. При продолжительном воздействии инфракрасных лучей на незащищенный глаз может произойти помутнение хрусталика, и как следствие ухудшение зрения. При действии лучистой энергии понижается кровяное давление, нарушается терморегуляция организма, происходит обильное потоотделение с поверхности кожи. Наблюдается изменение в составе крови. Температура тела может повышаться до 38,539 С.

В производственной обстановке человек должен иметь нормальный теплообмен с окружающей средой, т. е. количество теплоты, которое вырабатывает организм в единицу времени, должно быть равно количеству теплоты, отведенного от него в окружающую среду. Только в этом случае комплекс метеорологических факторов воспринимается человеком как ощущение теплового комфорта.

НОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Поскольку исключить влияние микроклимата на человека не возможно, то для профилактики его негативного воздействия широко применяют принцип нормирования [3]. Так, действующими в РФ гигиеническими нормами [1, 2], предусмотрены:

- оптимальные микроклиматические условия (табл. 4.1) установленные по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах;

- допустимые микроклиматические условия (табл. 4.3) установленные по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Допустимые микроклиматические условия принимаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим или экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины;

- допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих (табл. 4.2).

Таблица 4.1

Оптимальные величины показателей микроклимата

на рабочих местах производственных помещений

Период года	Категория работ по уровню энергозатрат, Вт	Температура воздуха, С	Температура поверхностей, С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	Iа (до 139) Iб (140174) IIа (175232) IIб (233290) III (более 290)	2224 2123 1921 1719 1618	21–25 20–24 18–22 16–20 15–19	60–40 60–40 60–40 60–40 60–40	0,1 0,1 0,2 0,2 0,3
Теплый	Iа (до 139) Iб (140174) IIа (175232) IIб (233290) III (более 290)	23–25 22–24 20–22 19–21 18–20	22–26 21–25 19–23 18–22 17–21	60–40 60–40 60–40 60–40 60–40	0,1 0,1 0,2 0,2 0,3

Отечественными и зарубежными гигиенистами установлено, что при значительном отклонении одного из параметров микроклимата от оптимальных, можно подобрать такое сочетание остальных, при котором охлаждающий эффект окружающего воздуха будет эквивалентным оптимальному. Например, при высокой температуре можно увеличить скорость движения воздуха и за счет этого усилить охлаждающий эффект окружающего воздуха до оптимальных пределов. Такого же результата можно добиться понижением влажности, но в этом случае охлаждение организма увеличится за счет испарения пота с поверхности тела человека.

Таблица 4.2

Допустимые величины интенсивности теплового облучения

поверхности тела работающих от производственных источников

Облучаемая поверхность тела, %	Интенсивность теплового облучения Вт/м2, не более
50 и более 2550 Не более 25	35 70 100

Таблица 4.3

Допустимые величины показателей микроклимата

на рабочих местах производственных помещений

Период года	Категория работ по уровню энергозатрат, Вт	Температура воздуха, С	Температура поверхностей, оС	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
		Диапазон ниже оптимальных величин	Диапазон выше оптимальных величин			Для диапазона температур воздуха ниже оптимальных величин не более	Для диапазона температур воздуха выше оптимальных величин не более
Холодный	I а (до 139) Iб (140–174) IIа(175–232) Iiб(233–290) III(более 290)	20,0–21,9 19,0–20,9 17,0–18,9 15,0–16,9 13,0–15,9	24,1–25,0 23,1–24,0 21,1–23,0 19,1–22,0 18,1–21,0	19,0–26,0 18,0–25,0 16,0–24,0 14,0–23,0 12,0–22,0	15–75 15–75 15–75 15–75 15–75	0,1 0,1 0,1 0,2 0,2	0,1 0,2 0,3 0,4 0,4
Теплый	I а (до 139) Iб (140–174) IIа(175–232) IIб(233–290) III(более 290)	21,0–22,9 20,0–21,9 18,0–19,9 16,0–18,9 15,0–17,9	25,1–28,0 24,1–28,0 22,1–27,0 21,1–27,0 20,1–26,0	20,0–29,0 19,0–29,0 17,0–28,0 15,0–28,0 14,0–27,0	15–75 15–75 15–75 15–75 15–75	0,1 0,1 0,1 0,2 0,2	0,2 0,3 0,4 0,5 0,5

В инженерной практике довольно часто используют номограмму эквивалентных и эффективно-эквивалентных температур (рис. 4.10). На номограмме выделена зона комфорта, в пределах которой любые сочетания температуры, скорости движения и относительной влажности воздуха рабочей зоны не вызывают нарушений физиологии и механизмов терморегуляции организма.

Действующими в России нормами [1] для оценки сочетанного воздействия параметров микроклимата в целях осуществления мероприятий по защите работающих от возможного перегревания рекомендуется использовать интегральный показатель тепловой нагрузки среды (ТНС).

Значения ТНС – индекса не должны выходить за пределы диапазонов, приведённых в табл. 4.4.

ТНС-индекс определяют на основе величин температуры смоченного термометра аспирационного психрометра (tвл) и температуры, измеренной внутри зачерненного шара (tш). Зачерненный шар имеет диаметр 90 мм, минимально возможную толщину и коэффициент поглощения 0,95.

ТНС-индекс рассчитывают по уравнению

ТНС = 0,7 tвл+0,3 tш.. (4.2)

ТНС-индекс рекомендуется использовать на рабочих местах, на которых скорость движения воздуха не превышает 0,6 м/с, а интенсивность теплового облучения - 1200 Вт/м2 .

Таблица 4.4

Рекомендуемые величины интегрального показателя тепловой нагрузки среды (ТНС-индекса) для профилактики перегревания организма

Категории работ по уровню энерготрат	Величины интегрального показателя, С
I а (до 139) Iб (140-174) IIа (175-232) IIб (233-290) III (более 290)	22,2–26,4 21,5–25,8 20,5–25,1 19,5–23,9 18,0–21,8

МЕРОПРИЯТИЯ ПО НОРМАЛИЗАЦИИ МИКРОКЛИМАТА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Температура воздуха в помещениях зависит от наружной температуры, теплоизолирующей способности стен, полов, перекрытий, окон и дверных проемов, мощности системы отопления.

Производительность системы отопления проектируют с учетом теплоизолирующей способности ограждений для обеспечения оптимальной температуры в помещениях в период наиболее холодной пятидневки года.

Если система отопления выполнена в соответствии с проектом, то отклонения температуры воздуха рабочей зоны могут происходить по следующим причинам:

1. Плохое уплотнение (теплоизоляция) переплетов окон, дверей, ворот, стыков между наружными панелями в каркасах наружно-панельных зданий.

2. Плохая регулировка системы отопления, в результате чего температура стояков и нагревательных приборов различна. В одних помещениях наблюдается перегрев воздуха, а в других недостаток тепла.

3. Недостаточное количества теплоносителя (воды, пара), поступающего в систему отопления. Признаком этой причины является низкая температура стояка (ниже 70 С) у самого дальнего нагревательного прибора.

Нормализовать температурный режим в помещениях можно путем улучшения теплоизоляции окон, дверей, стыков между панелями, регулировки системы отопления, чтобы разность температур на входе и выходе стояков была одинаковой, подачи в систему отопления большего количества теплоносителя.

В производственных помещениях чаще всего устраивают системы отопления совмещенные с вентиляцией. В таких системах воздух нагревают калориферами и затем подают в рабочую зону помещений. Регулировку совмещенной системы отопления производят в вентиляционных камерах, как по температуре, так и по расходу теплоносителя в калориферах с таким расчетом, чтобы температура воздуха, нагретого в калориферах, соответствовала проектной. Если это мероприятие не дает требуемого эффекта по нормализации температуры воздуха в рабочей зоне, проводят дополнительную теплоизоляцию ограждающих конструкций.

Относительная влажность воздуха зависит от содержания паров воды в наружном воздухе и выделения влаги от технологических процессов внутри помещений. Если влажность воздуха в рабочей зоне ниже допустимой, воздух в вентиляционной камере предварительно увлажняют, разбрызгивая воду форсунками. При высокой влажности воздуха рабочей зоны принимают меры по улучшению работы местных отсосов в мокрых технологических процессах.

Скорость движения воздуха на рабочих местах зависит от правильности устройства и регулировки работы вентиляционных систем. При отклонении скорости движения воздуха от предусмотренной санитарными нормами, необходимо проверить исправность системы и, путем открывания или закрывания шиберных заслонок на приточных вентиляционных отверстиях, установить оптимальные скорости движения воздуха на рабочих местах.

В производственных помещениях, в которых допустимые параметры микроклимата невозможно установить из-за технологических требований к производственному процессу условия микроклимата следует рассматривать как вредные и опасные.

В целях профилактики неблагоприятного воздействия микроклимата используются следующие защитные мероприятия:

- естественная вентиляция (аэрация);

- системы кондиционирования воздуха;

- воздушное душирование рабочих мест;

- спецодежда и другие средства индивидуальной защиты;

- помещения для отдыха и обогревания (охлаждения);

- компенсация одного параметра микроклимата изменением другого;

- регламентация времени работы (сокращение рабочего дня, увеличение продолжительности отпуска, уменьшение стажа работы). Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха выше или ниже допустимых величин регламентируется санитарными правилами [1] (табл. 4.5 и 4.6).

Таблица 4.5

Время пребывания на рабочих местах

при температуре воздуха выше допустимых величин

Температура на рабочем месте, С	Время пребывания, не более, при категориях работ, ч
	Ia–Iб	IIaIIб	III
1	2	3	4
32,5	1	-	-
32,0	2	-	-
31,5	2,5	1	-
31,0	3	2	-
30,5	4	2,5	1
30,0	5	3	2
29,5	5,5	4	2,5
29,0	6	5	3
28,5	7	5,5	4
28,0	8	6	5
27,5	-	7	5,5
27,0	-	8	6
26,5	-	-	7
26,0	-	-	8

Таблица 4.6

Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха

ниже допустимых величин

Температура на рабочем месте, С	Время пребывания, не более, при категориях работ, ч
	Iа	Iб	IIa	IIб	III
6	-	-	-	-	1
7	-	-	-	-	2
8	-	-	-	1	3
9	-	-	-	2	4
10	-	-	1	3	5
11	-	-	2	4	6
12	-	1	3	5	7
13	1	2	4	6	8
14	2	3	5	7	-
15	3	4	6	8	-
16	4	5	7	-	-
17	5	6	8	-	-
18	6	7	-	-	-
19	7	8	-	-	-
20	8	-	-	-	-

ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА

Для измерения давления воздуха применяются различного вида барометры. Наиболее распространенным прибором для измерения давления воздуха является металлический барометр (анероид). В данной лабораторной работе используется барометр типа МД-49-А (Рис.4.1). Принцип его действия основан на деформации анероидной коробки в зависимости от атмосферного давления. При изменении атмосферного давления упругие деформации крышки коробки через рычажную систему передаются в увеличенном масштабе стрелке-указателю, которая перемещается вдоль шкалы,

градуированной в единицах давления (гПа и мм. рт. ст). Для непрерывной регистрации изменения во времени атмосферного давления применяют самопишущие приборы - барографы (от греч. baros тяжесть, давление, вес и grapho пишу).

Для измерения температуры воздуха в производственных помещениях используют различного рода жидкостные термометры с ценой деления 0,20,5 С. Для непрерывной регистрации температуры используют термографы (рис. 4.2) или термопары, подключенные к самопишущим приборам.

Измерительным элементом термографа (датчик температуры) является биметаллическая пластина или трубка Бурдона. Биметаллическая пластина - это пластинка из двух полос разнородных металлов, обладающих различными коэффициентами расширения. Трубка Бурдона представляет собой плоскую изогнутую металлическую трубку эллиптического сечения, заполненную спиртом или толуолом. Так как коэффициенты расширения самой трубки и жидкости, наполняющей её, различны, то она также, как и биметаллическая пластинка, при повышении температуры распрямляется, а при повышении скручивается. Один из концов измерительного элемента термографа закрепляется неподвижно, а другой, свободный конец, перемещается при деформациях, связанных с изменением температуры. Через систему рычагов эти перемещения передаются в увеличенном масштабе перу, которое на бумажной ленте, укрепленной на вращающемся барабане, осуществляет непрерывную запись изменения температур. Скорость вращения барабана - один оборот в неделю (или сутки). Горизонтальные деления на ленте показывают время, а вертикальные - температуру.

Электрические термометры обладают в некоторых отношениях рядом важных преимуществ по сравнению с жидкостными термометрами. Они позволяют производить наблюдения на расстоянии и обладают высокой чувствительностью. В настоящее время эти термометры стали все чаще внедряться в практику измерения температуры воздуха помещений. Средствами автоматики они обычно соединены с автоматическими установками кондиционирования воздуха. Существуют различные конструкции электрических термометров, однако, по принципу действия их можно разделить на два типа: термоэлектрические и термометры сопротивления.

Устройство термометров сопротивления основано на использовании свойства металлов изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры.

Действие термоэлектрических термометров основано на существовании контактной разности потенциалов между двумя соприкасающимися разнородными металлами.

При наличии в помещении заметных тепловых излучений для измерения температуры воздуха применяют парный термометр (рис. 4.3), состоящий из двух ртутных термометров. Резервуар со ртутью одного из термометров зачернён и поглощает тепловые лучи, а другого - посеребрён и отражает тепловые лучи. Истинную температуру (tИ) в этом случае определяют в оС по формуле:

, (4.3)

где tС , tЧ – показания посеребренного и зачерненного термометров, оС;

К – градуировочный фактор прибора, определяемый при его изготовлении (обычно К=0,10,12).

Температуру поверхности измеряют контактными приборами (типа электротермометров) или дистанционными (пирометрами и др.).

Для измерения интенсивности теплового облучения используют актинометры, радиометры и др. В актинометре приёмником теплоты служит экран из чёрных и блестящих алюминиевых пластин, подключенных к термопарам, связанным с гальванометром. Прибор измеряет плотность теплового потока в Вт/м2.

Измерения относительной влажности производят психрометрами. Эти приборы представляют блок спаренных термометров (рис. 4.4 а). Шарик одного из термометров (правого) обернут тканью, смоченной в дистиллированной воде. При испарении воды затрачивается теплота, поэтому температура смоченного термометра ниже, чем сухого. Чем ниже относительная влажность воздуха, тем больше разность показаний сухого и мокрого термометра.

По температуре сухого и смоченного термометров (разности их показаний), пользуясь формулами, таблицами, диаграммами или номограммами (рис. 4.10), определяют относительную влажность воздуха.

а б

Рис. 4.4. Психрометры:

а - психрометр Августа; б - аспирационный психрометр Ассмана

1- термометр «влажный»; 2 – термометр «сухой»; 3 - воздушный канал (воздуховод); 4 - головка с вентилятором.

В практике инженерных измерений чаще используют аспирационные психрометры (рис. 4.4 б). Они снабжены вентиляторами с пружинами или электрическим приводом, что позволяет создавать определенную скорость движения воздуха около шариков термометра, не зависящую от скорости воздушных потоков в помещении, и за счет этого повысить точность измерений.

В данной лабораторной работе для измерения температуры и влажности воздуха также используется прибор ТКА-ТА (рис. 4.5), принцип работы которого основан на преобразовании параметров сенсора влажности и напряжения датчика температуры в числовые значения измеряемых параметров, с отображением результатов измерений на жидкокристаллическом индикаторе. Датчиком температуры является полупроводниковый диод, питаемый постоянным током. Датчиком влажности является специальный сенсор, параметры которого зависят от значения измеряемой относительной влажности окружающего воздуха.

Для постоянной регистрации изменений относительной влажности используют гигрографы с суточным или недельным заводом.

Скорость движения воздуха в рабочей зоне измеряют крыльчатыми анемометрами (рис. 4.6 б).

а б

Рис.4.6. Анемометры

а – чашечный, б - крыльчатый

Принцип их работы основан на изменении скорости вращения крыльчатки в зависимости от скорости движения воздуха. Количество оборотов крыльчатки за период измерения фиксируется стрелочно-циферблатным устройством анемометра. Скорость движения воздуха определяют по тарировочному графику (рис. 4.11).

В вентиляционных каналах и галереях, где скорость воздушных потоков превышает 2 м/с, используют чашечные анемометры (рис. 4.6 а), в которых приемной частью служат три (четыре) полушария, укрепленные на вертикальной оси. Вращение их отмечается счетчиком, шкала которого проградуированная в м/с.

Для измерения малых значений скорости движения воздуха используют термоанемометры различных конструкций или кататермометры.

Принцип работы термоанемометра, применяемого в данной лабораторной работе (рис. 4.7), основан на преобразовании параметров датчиков в числовые значения измеряемой скорости движения воздуха, с отображением результатов измерения на жидкокристаллическом индикаторе.

Кататермометр (рис. 4.8) представляет собой спиртовой термометр с шаровым резервуаром, который переходит в капилляр, заканчивающийся расширением в его верхней части. Шкала кататермометра градуирована от 33 до 40 С.

Применение прибора основано на зависимости скорости охлаждения спиртового резервуара кататермометра от метеорологических условий, в частности от скорости движения воздуха. Количество теплоты, теряемое кататермометром при его охлаждении от 38 до 35 С всегда при всех метеорологических условиях одинаково, меняется только скорость охлаждения, т. е. количество теплоты, теряемое в единицу времени. Оно зависит от сорта стекла, теплоемкости спирта, а потому различно для разных экземпляров приборов, но постоянно для одного и того же прибора. Постоянное для данного прибора количество тепла, теряемое 1 см2 поверхности спиртового резервуара кататермометра при охлаждении его с 38 до 35 С, выраженное в милликалориях, называется фактором кататермометра. Его определяют при изготовлении кататермометра, обозначают буквой «F» и указывают на оборотной стороне шкалы кататермометра.

УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ И СОХРАННОСТИ ПРИБОРОВ

По устройству лабораторный стенд (рис. 4.9) соответствует требованиям ГОСТ 12.4.00382 «Работы учебные лабораторные. Общие требования безопасности». Но в связи с тем, что питание стенда производится от сети переменного тока напряжением 220 В, а приборы требуют бережного отношения, при выполнении работы необходимо соблюдать ряд мер предосторожности:

- не трогайте и не включайте установленные на стенде приборы и оборудование до полного ознакомления с методическими указаниями по выполнения работы и получения допуска у преподавателя;

- перед включением стенда путем внешнего осмотра убедитесь в исправности штепсельного разъема, соединительных проводов и в отсутствии повреждений приборов. О замеченных недостатках сообщите преподавателю;

- включайте лабораторный стенд только на период измерения скорости движения воздуха;

- в целях сохранности приборов не касайтесь пальцами и другими предметами крыльчаток анемометра, вентилятора и побудителя тяги психрометра 5. Без надобности не снимайте психрометр 5 с кронштейна;

- обо всех нарушениях в работе приборов (запах гари или нарушения электропитания стенда, повреждения стеклянных частей приборов) немедленно сообщите преподавателю;

- по окончании работы выключите стенд и приведите в порядок рабочее место.

Рис. 4.9. Схема лабораторного стенда

1 – штепсельный разъем; 2 – тумблер включения электропитания стенда; 3 – вентилятор; 4 – анемометр; 5 – психрометр; 6 – ключ пружинного привода вентилятора психрометра; 7 – пипетка для воды; 8 – термометр в черном шаре; 9 – барометр

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомьтесь с данными методическими указаниями и изучите соответствующие разделы рекомендуемой литературы (глава 4.2. [3]).
2. Определите вариант исходных данных по последней цифре в номере зачетной книжки.
3. Из табл. 4.11. Приложения выпишите необходимые исходные данные в отчёт.
4. Снимите показания барометра 9 (рис. 4.9). Запишите полученный результат в табл. 4.10 отчета.
5. Произведите замеры и необходимые вычисления значений параметров микроклимата в соответствии с указаниями, изложенными ниже.
6. Оформите отчет.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАМЕРОВ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА АСПИРАЦИОННЫМ ПСИХРОМЕТРОМ

1. Сжимая грушу, наберите в пипетку 7 воду, поверните пипетку вертикально вверх и нажмите грушу. Если вода в этом случае не поднимется до верхнего среза пипетки, набор воды повторите.

2. Держа пипетку вертикально, введите ее в гильзу правого (мокрого) термометра психрометра 5. Сожмите грушу пипетки до появления стекающих капель воды из гильзы. Пипетку положите в стаканчик.

3. Заведите осторожно до отказа пружинный привод психрометра ключом 6.

4. Через 5 минут снимите показания левого (сухого) и правого (мокрого) термометров.

5. Пользуясь номограммой для аспирационного психрометра (рис. 4.10), определите относительную влажность воздуха. Результаты измерений запишите в табл. 4.7 отчета.

Таблица 4.7

Результаты измерения температуры, относительной влажности воздуха и ТНС-индекса

Показания термометров, оС	Температура воздуха на рабочем месте, оС	Относительная влажность воздуха, %	Показания термометра в черном шаре, оС	ТНС индекс, оС
сухого	влажного	по сухому термометру	по ТКА-ТВ	по психрометру	по ТКА-ТВ

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАМЕРОВ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА ПРИБОРОМ ТКА-ТВ

1. Перед началом работы убедитесь в работоспособности элемента питания. Если при включении прибора (рис. 4.5) в поле жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) появится символ, индицирующий разряд батареи, то необходимо произвести замену элемента питания.
2. Снимите с зонда 2 защитный колпачок 3. Включите прибор. Выберите необходимый режим работы с помощью переключателя.
3. Поместите зонд с датчиками в точке измерения температуры и влажности.
4. Считайте, после установления показаний, с цифрового индикатора измеренное значение температуры или влажности, в зависимости от выбранного положения переключателя. Появление на ЖКИ символа «HV» информирует о превышении значения измеряемого параметра установленного диапазона измерения относительной влажности воздуха, и в этом случае показания прибора не нормируются.
5. По окончании измерений установите на зонд защитный колпачок.
6. Результаты измерения температуры и относительной влажности воздуха сведите в табл.4.7 отчета.

Рис. 4.10. Номограмма для определения относительной влажности воздуха по показаниям аспирационного психрометра.

ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНДЕКСА ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ СРЕДЫ

1. Снимите показания смоченного термометра аспирационного психрометра (tвл) и термометра, внутри зачерненного шара (tш).
2. По формуле (4.2) рассчитайте значение ТНС-индекса и занесите результат в табл. 4.7 отчета.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАМЕРОВ ПОДВИЖНОСТИ ВОЗДУХА КАТАТЕРМОМЕТРОМ

1. Для измерения подвижности воздуха спиртовой шарик кататермометра опустите в стакан с водой, нагретый до 6080 С и выдерживайте его там до тех пор пока спирт не заполнит примерно 1/3 верхнего резервуара прибора.
2. После этого шарик прибора вынут из воды, насухо вытрите и устанавливают кататермометр в то место, где требуется определить подвижность воздуха.
3. По секундомеру зафиксируйте время (), в течение которого прибор охлаждается от 38 до 35 С.
4. Подвижность воздуха определите по эмпирическим формулам:

, (4.4) , (4.5)

где: подвижность воздуха, м/с; f – охлаждающая сила движущегося воздуха, мкал/с*см2 ; F – фактор кататермометра, мкал/см2; время охлаждения прибора с 38 до 35С; t – разность между средней температурой кататермометра (36,5) и температурой воздуха в исследуемом помещении. Выбор формулы для расчета подвижности воздуха определяется величиной отношения , если оно меньше 0,6, расчет ведется по формуле (4.4), если оно равно или более 0,6 – по формуле (4.5).

1. Результаты определения подвижности воздуха кататермометром занесите в табл. 4.8 отчета.

Таблица 4.8

Определение скорости движения воздуха кататермометром

Время охлаж-дения кататер-мометра, , с	Фактор кататер-мометра, F, мкал/см2	Охлаждающая сила воздуха, f, мкал/см2·с	Средняя темпера-тура кататер-мометра, tср, 0С	Темпе-ратура воздуха в исследуемом помеще-нии, tп, 0С	Разность температур кататермометра и воздуха в исследуемом помещении, t,0С	Подвиж-ность воздуха, м/с

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАМЕРОВ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА КРЫЛЬЧАТЫМ АНЕМОМЕТРОМ

Измерение скорости движения воздуха крыльчатым анемометром (Рис. 4.6 б) производится в следующей последовательности.

1. Подключите стенд (рис. 4.9) к электросети штепсельным разъемом 1.
2. Тумблером 2 электропитания стенда включите вентилятор 3.
3. Запишите в табл. 4.9. отчета начальное показание анемометра 4 (сначала целое число тысяч, затем сотен и по наружной шкале десятков и единиц).
4. Включите анемометр 4 перемещением его стопорного рычажка влево. Одновременно начните отсчет времени по секундомеру.
5. Следите за временем по секундомеру. По истечении 100 секунд выключите анемометр 4 перемещением его стопорного рычажка вправо.
6. Запишите в табл. 4.9 отчета конечное показание анемометра в порядке, указанном в п. 3.
7. Вычтите из конечного показания начальное и разделите разность на 100.
8. В зависимости от полученного числа делений анемометра в секунду определите по графику рис. 4.11 скорость движения воздуха.

Рис. 4.11. Тарировочный график для определения скорости движения воздуха крыльчатым анемометром

1. Повторите измерения трижды, начиная с п. 3.
2. По трем изменениям определите среднюю скорость как среднеарифметическую величину.
3. Выключите тумблер 2 электропитания стенда и отключите штепсельный разъем стенда от сети.
4. Результаты измерения сведите в табл. 4.9 отчета.

Таблица 4.9

Результаты измерения скорости движения воздуха крыльчатым анемометром и термоанемометром

Номер замера	Показания анемометра	Время замера, с	Число делений в секунду	Скорость движения воздуха, м/с
	начальное	конечное			по крыльчатому анемометру	по термоанемометру ТКА-СДВ
1
2
3
Среднее значение

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАМЕРОВ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА ТЕРМОАНЕМОМЕТРОМ ТКА-СДВ

Перед началом работы убедитесь в работоспособности элемента питания. Если при работе прибора на экране появится надпись РАЗРЯД БАТАРЕИ, то необходимо произвести заряд аккумулятора либо замену элемента питания (в случае использования батареи типа "Крона").

1. Сдвиньте вниз с головки зонда 2 (рис. 4.7) защитный колпачок 3.
2. Включите прибор. На экране появится обратный отсчет (режим прогрева прибора) и значение напряжения питания. Прибор готов к работе по окончании обратного отсчёта на экране, при этом появится наименование измеряемого параметра.
3. Поместите зонд 2 с датчиками в зону измерения таким образом, чтобы специальная цветная точка, нанесенная на головке зонда, была направлена в сторону (навстречу) измеряемому потоку. Немного изменяя положение (поворотом вокруг осей) измерительной головки анемометра добейтесь максимальных показаний прибора в этой измеряемой точке.
4. Считайте, после установления показаний, с цифрового индикатора измеренное значение.
5. Для фиксирования на экране показаний в приборе предусмотрена функция "HOLD", вызываемая однократным нажатием кнопки "HOLD". При повторном ее нажатии режим "HOLD" выключается, прибор переходит в режим измерения.
6. По окончании измерений выключите прибор, надвиньте на головку зонда защитный колпачок.
7. Результат измерения занесите в табл. 4.9 отчета.

ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ И ЭФФЕКТИВНО-ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

1. Наложите линейку на номограмму эквивалентных и эффективно-эквивалентных температур (рис. 4.12) так, чтобы ребро линейки справа совпало с показаниями влажного термометра, а слева – сухого.

2. На пересечении ребра линейки с нижней кривой (Vвозд = 0 м/с) снимите значение эквивалентной температуры (ЭТ) для неподвижного воздуха.

Рис. 4.12. Номограмма для определения эквивалентной и эффективно-эквивалентной температуры

3. На пересечении ребра линейки с кривой, соответствующей измеренной скорости воздуха, снимите значение эффективно-эквивалентной температуры (ЭЭТ). Результаты запишите в табл. 4.10 отчета.

4. Отметьте, совпадают или нет полученные результаты с зоной комфорта. Результаты запишите в табл. 4.10 отчета.

АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА

Во время анализа сравните полученные результаты измерения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха с оптимальными параметрами микроклимата для соответствующей категории работ (табл. 4.1). Если полученные результаты не входят в пределы оптимальных хотя бы по одному параметру, то результаты измерений сопоставьте с допустимыми параметрами (табл. 4.2) и сделайте соответствующие выводы.

При отклонении отдельных параметров от допустимых окончательные выводы об условиях труда делают по ТНС-индексу и эффективно-эквивалентной температуре. При незначительном отклонении отдельных параметров микроклимата от допустимых значений метеоусловия труда следует считать удовлетворительными, если ТНС-индекс не выходит за пределы значений, приведенных в табл. 4.4, и ЭЭТ попадает в зону комфорта, выделенную на номограмме (рис. 4.12). Анализ полученных результатов сведите в табл. 4.10 отчета.

Таблица 4.10

Анализ результатов измерений

для производства работ категории тяжести _____ .

Параметр микроклимата	Измеренные значения	Нормативные значения	Соответствие нормам
		оптимальные	допустимые
Температура, оС
Относительная влажность, %
Скорость движения воздуха, м/с
Атмосферное давление, Па		-	-	-
ТНС-индекс, оС
Охлаждающий эффект при неподвижном воздухе, ЭТ
Охлаждающий эффект при измеренной скорости движения воздуха, ЭЭТ

ПОЯСНЕНИЯ К ЗАПОЛНЕНИЮ ТАБЛИЦЫ 4.10

1. Если измеренные величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха находятся в пределах оптимальных значений, то в последнем столбце ставят отметку «Оптимально».
2. Если параметры микроклимата выходят за пределы оптимальных, но входят в пределы допустимых, ставят отметку «Допустимо».
3. Если измеренные величины выходят за пределы допустимых, ставят отметку «Ниже допустимого» или «Выше допустимого».
4. Если расчетное значение ТНС-индекса входит в диапазон рекомендуемых значений, ставят отметку «Рекомендуемо». Если это значение выходит за пределы рекомендуемого диапазона, то ставят отметку «Переохлаждение» или «Перегрев».
5. В трех последних столбцах в строке «Атмосферное давление» ставят прочерк, т.к. этот параметр не нормируется.
6. Если эквивалентная и эффективно-эквивалентная температуры совпадают с зоной комфорта, в последнем столбце ставят отметку «Комфорт», если выходят за пределы зоны комфорта – «Переохлаждение» или «Перегрев».

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать: цель выполненной работы; исходные данные в соответствии с вариантом; перечень приборов и оборудования, использованных в работе; полностью заполненные таблицы 4.7 - 4.10. В отчете также должны быть сделаны выводы и даны рекомендации по оптимизации микроклимата.

Контрольные вопросы

1. Что такое рабочая зона ?
2. Какие рабочие места относятся к постоянным?
3. Какими параметрами определяется микроклимат производственных помещений?
4. Что называют тепловой нагрузкой среды?
5. Как классифицируют работы по категориям тяжести в зависимости от энерготрат?
6. Что называют терморегуляцией организма?
7. Как влияет температура воздуха рабочей зоны на самочувствие и работоспособность человека?
8. Как влияет относительная влажность воздуха на терморегуляцию организма?
9. Как влияет скорость движения воздуха на самочувствие человека?
10. Какое сочетание температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха считается оптимальным?
11. Какое сочетание параметров микроклимата считается по санитарным нормам допустимым?
12. Что такое эквивалентная температура?
13. Что такое эффективно-эквивалентная температура?
14. Какие условия производственной среды считаются комфортными?
15. Какими приборами измеряют температуру и относительную влажность воздуха?
16. Изложите порядок пользования психрометром?
17. Какими приборами пользуются для измерения скорости движения воздуха?
18. Изложите основные меры безопасности при выполнении лабораторной работы?
19. Как пользоваться номограммой эквивалентных и эффективно-эквивалентных температур?
20. Какие мероприятия необходимо предпринять для нормализации температуры на рабочих местах?
21. Какие мероприятия необходимо выполнить для нормализации относительной влажности в рабочей зоне?
22. Какие мероприятия применяют для нормализации скорости движения воздуха на рабочих местах?

ЛИТЕРАТУРА

1. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.
2. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - 75 с.
3. Безопасность жизнедеятельности в техносфере: Учеб. пособие /Под ред. О.Н.Русака, В.Я.Кондрасенко. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2001. 431с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Исходные данные по вариантам

Таблица 4.11

№ варианта	Период года	Категория работ по степени тяжести
0	теплый	Ia
1	холодный	Ia
2	теплый	Iб
3	холодный	Iб
4	теплый	IIa
5	холодный	IIa
6	теплый	IIб
7	холодный	IIб
8	теплый	III
9	холодный	III

СОДЕРЖАНИЕ

Цели работы 1

Термины и определения 1

Воздействие микроклимата на человека 2

Нормирование параметров микроклимата

в производственных помещениях 4

Мероприятия по нормализации микроклимата

производственных помещений 7

Приборы для определения параметров микроклимата 10

Указания по технике безопасности и сохранности приборов 16

Порядок выполнения работы 17

Порядок выполнения замеров температуры

и относительной влажности воздуха аспирационным психрометром 18

Порядок выполнения замеров температуры

и относительной влажности воздуха прибором ТКА-ТВ 18

Порядок определения индекса тепловой нагрузки среды 19

Порядок выполнения замеров подвижности воздуха кататермометром 19

Порядок выполнения замеров скорости движения воздуха

крыльчатым анемометром 20

Порядок выполнения замеров скорости движения воздуха

термоанемометром ТКА-СДВ 22

Порядок определения эквивалентной и эффективно-эквивалентной

температуры 23

Анализ полученных результатов измерения параметров микроклимата 24

Пояснения к заполнению таблицы 4.10 25

Содержание отчета 25

Контрольные вопросы 25

Литература 26

Приложение 27

PAGE 28

Исследование микроклимата в производственных помещениях