Интенсивность теплового облучения прибор для измерение. Измеритель теплового излучения с поверкой какой лучше купить? Коэффициент общих потерь

Для измерения интегральной интенсивности теплового излучения ис­пользуется приборы чувствительные к инфракрасной и видимой области спек­тра - термоэлектрический актинометр, радиометр, болометр и т.п..

Принцип действия термоэлектрического актинометра (РИС4) основан на различной поглощающей способности зачерненных и блестящих полос сереб­ряной фольги. Вследствие различия температуры зачерненных и незачернен­ных участков серебряной фольги, в расположенных под ними термобатарее возникает электрический ток. Сила тока прямо пропорциональна интенсивно­сти теплового излучения, значения которого считываются со шкалы прибора. Диапазон измерений Е 0-14000Вт/м, погрешность измерения ±175 Вт/м.

Рис.4 Приборы для измерения нагретых поверхностей

Для измерения температуры нагретых поверхностей оборудования при­меняются контактные термометры и термопреобразователи сопротивления (термопары) или дистанционными (пирометры и др.).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Порядок выполнения работы и оформление отчета

1. Подключить стенд к сети переменного тока, а источник теплового излу­чения к розетке пульта управления.

2. Включить источник теплового излучения (верхнюю часть) и измеритель теплового потока ИПП-2м.

3. Установить головку измерителя теплового потока в штативе таким обра­зом, чтобы она была смещена относительно стойки на 100мм. Вручную перемещать штатив вдоль линейки, устанавливая головку измерителя на различном расстоянии от источника теплового излучения, и определять интенсивность теплового излучения в этих точках (определять как сред­нее значение не менее 5 замеров). Данные замеров занести в таблицу. По­строить график зависимости среднего значения интенсивности теплового излучения от расстояния.

4. Устанавливая различные защитные экраны, определить интенсивность теплового излучения на заданных расстояниях. Оценить эффективность защитного действия экранов по формуле (2). Построить график зависи­мости среднего значения интенсивности теплового излучении от расстоя­ния.

5. Установить защитный экран (по указанию преподавателя). Разместить над ним широкую щетку пылесоса. Включить пылесос в режиме отбора воздуха, имитируя устройство вытяжной вентиляции, и спустя 2-3 мину­ты (после установления теплового режима экрана) определить интенсив­ность теплового излучения на тех же расстояниях, что и в пункте 3. Оце­нить эффективность комбинированной тепловой защиты по формуле (2). Построить график зависимости интенсивности теплового излучения от расстояния. По результатам измерений определить эффективность «вы­тяжной вентиляции» (количество уносимого пылесосом тепла). Эту же эффективность определить, измеряя температуру теплозащитного экрана с помощью датчика температуры измерителя ИПП-2м в режиме с исполь­зованием «вытяжной вентиляции» и без нее.

6. Перевести пылесос в режим «воздуходувки» и включить его. Направляя поток воздуха на поверхность защитного экрана (режим «душирования»), повторить измерения в соответствии с пунктом 5. сравнить результаты измерений п.п. 5 и 6.

7. Закрепить шланг пылесоса на одной из стоек и включить пылесос в ре­жиме «воздуходувки», направив поток воздуха почти перпендикулярно тепловому потоку (немного навстречу) - имитация «воздушной завесы». С помощью датчика температуры ИПП-2м измерить температуру воздуха в месте размещения тепловых экранов без воздушной завесы и с завесой.

Отчет о лабораторной работе

А) Таблица

Б) Графики зависимости интенсивности теплового излучения от расстояния

В) Расчет эффективности защитного действия экранов

Г) Расчет эффективности вытяжной вентиляции

Д) Выводы

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой лучистый тепловой обмен между телами?

2. Как определяется интенсивность теплового излучения?

3. От чего зависит количество лучистого тепла, поглощаемого телом че­ловека?

4. Что является наиболее эффективным способом теплоотдачи?

5. Перечислите основные мероприятия по защите работающих от воз­можного перегрева.

6. Что такое экранирование излучающих поверхностей? Какие сущест­вуют типы экранов?

7. Как определяется эффективность защиты от теплового излучения с помощью экранов?

8. Что такое вентиляция?

9. Что такое воздухообмен и кратность воздухообмена?

10.Какие приборы используются для измерения интенсивности теплового излучения?

Библиографический список

1.Кукин П.П., Лапин В.Л., Подгорных Е.А. и др. Безопасность технологи -ческих процессов и производств: Учебное пособие для вузов - М.: Выс­шая школа, 2001, 318с.

2. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов - М.: Высшая школа, 2005, 600с.

3. Русак О.Н., Малаян Ц.Р., Занько Н.Г. Безопасность жизнедеятельности. -СПб-М.: Краснодар, 2005, 445с.

4. Русак О.Н. Безопасность охрана труда. Учебное пособие - СПб.: ЛТА, МАНЭБ, 1999, 320с.

5. СанПин 2.2.4.548-96. «Общие санитарно-гигиенические требования к тепловому облучению от нагретых поверхностей технологического обо­рудования».

Лабораторная работа № 2

20.03.2014

Измерение плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции. ГОСТ 25380-82

Тепловой поток - количество теплоты, переданное через изотермическую поверхность в единицу времени. Тепловой поток измеряется в ваттах или ккал/ч (1 вт = 0,86 ккал/ч). Тепловой поток, отнесённый к единице изотермической поверхности, называется плотностью теплового потока или тепловой нагрузкой; обозначается обычно q, измеряется в Вт/м 2 или ккал/(м 2 ×ч). Плотность теплового потока - вектор, любая компонента которого численно равна количеству теплоты, передаваемой в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению взятой компоненты.

Измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции, производятся в соответствии с ГОСТ 25380-82 “Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции”.

Данным ГОСТ устанавливается метод измерения плотности теплового потока , проходящего через однослойные и многослойные ограждающие конструкции зданий и сооружений – общественных, жилых, сельскохозяйственных и производственных.

В настоящее время при строительстве, приемке и эксплуатации зданий, а также в жилищно-коммунальной отрасли большое внимание уделяют качеству выполненной постройки и отделки помещений, теплоизоляции жилых зданий, а также экономии энергоресурсов.

Важным оценочным параметром при этом служит расход тепла от изолирующих конструкций. Испытания качества тепловой защиты ограждающих конструкций зданий могут выполняться на разных этапах: в период введения зданий в эксплуатацию, на законченных объектах строительства, во время строительства, в период капитального ремонта сооружений, и в период эксплуатации зданий для составления энергетических паспортов зданий, и по жалобам.

Измерения плотности теплового потока должны проводиться при температуре окружающего воздуха от -30 до +50°С и относительной влажности не более 85%.

Измерения плотности теплового потока позволяет оценить расход тепла через ограждающие конструкции и, тем самым, определить теплотехнические качества ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Данный стандарт не применим для оценки теплотехнических качеств ограждающих конструкций, пропускающих свет (стекло, пластик и т.д.).

Рассмотрим, на чем основан метод измерения плотности теплового потока. На ограждающей конструкции здания (сооружения) устанавливается пластинка (так называемая «вспомогательная стенка»). Образующейся на этой «вспомогательной стенке» температурный перепад пропорционален в направлении теплового потока его плотности. Перепад температуры преобразуется в электродвижущую силу батарей термопар, которые располагаются на «вспомогательной стенке» и ориентированы параллельно по тепловому потоку, а соединены последовательно по генерируемому сигналу. В совокупности «вспомогательная стенка» и батарея термопар составляют измерительный преобразователь для измерения плотности теплового потока.

По результатам измерения электродвижущей силы батарей термопар рассчитывается плотность теплового потока на предварительно откалиброванных преобразователях.

Схема измерения плотности теплового потока приведена на чертеже.

1 - ограждающая конструкция; 2 -преобразователь теплового потока; 3 - измеритель э.д.с.;

t в, t н - температура внутреннего и наружного воздуха;

τ н, τ в, τ’ в - температура наружной, внутренней поверхностей ограждающей конструкции вблизи и под преобразователем соответственно;

R 1 , R 2 - термическое сопротивление ограждающей конструкции и преобразователя теплового потока;

q 1 , q 2 - плотность теплового потока до и после закрепления преобразователя

Источники инфракрасного излучения. Защита от инфракрасного излучения на рабочих местах

Источником инфракрасного излучения (ИК) является любое нагретое тело, температура которого определяет интенсивность и спектр излучаемой электромагнитной энергии. Длина волны с максимальной энергией теплового излучения определяется по формуле:

λ mах = 2,9-103 / T [мкм] (1)

где Т - абсолютная температура излучающего тела, К.

Инфракрасное излучение подразделяется на три области:

• коротковолновая (X = 0,7 - 1,4 мкм);
• средневолновая (к = 1,4 - 3,0 мкм):
• длинноволновая (к = 3,0 мкм - 1,0 мм).

На организм человека электрические волны ИК диапазона оказывают, в основном, тепловое воздействие. При оценки этого воздействия учитывается:

· длина и интенсивность волны с максимальной энергией;

· площадь излучаемой поверхности;

· длительность облучения в течение рабочего дня;

· продолжительность непрерывного воздействия;

· интенсивность физического труда;

· интенсивность движения воздуха на рабочем месте;

· тип ткани, из которой изготовлена спецодежда;

· индивидуальные особенности организма.

К коротковолновому диапазону относятся лучи с длиной волны λ ≤ 1,4 мкм. Их характеризует способность проникать в ткани организма человека на глубину до нескольких сантиметров. Это воздействие вызывает тяжелые поражения различных органов и тканей человека с отягчающими последствиями. Наблюдается повышение температуры мышечных, легочных и других тканей. В кровеносной и лимфатической системах образуются специфические биологически-активные вещества. Нарушается работа центральной нервной системы.

К средневолновому диапазону относятся лучи с длиной волны λ = 1,4 - 3,0 мкм. Они проникают только в поверхностные слои кожи, а потому их воздействие на организм человека ограничивается повышением температуры подверженных воздействию участков кожи и повышением температуры тела.

Длинноволновой диапазон – лучи с длиной волны λ > 3 мкм. Воздействуя на организм человека, они вызывают наиболее сильное повышение температуры подверженных воздействию участков кожи, что нарушает деятельность дыхательной и сердечнососудистой систем и нарушает тепловой баланс оргазма, приводящий к тепловому удару.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования и осветительных приборов не должна превышать: 35 Вт/м 2 при облучении более 50% поверхности тела; 70 Вт/м 2 при облучении от 25 до 50% поверхности тела; 100 Вт/м 2 при облучении не более 25%> поверхности тела. От открытых источников (нагретые металл и стекло, открытое пламя) интенсивность теплового облучения не должна превышать 140 Вт/м 2 при облучении не более 25% поверхности тела и обязательном использовании средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Нормы ограничивают также температуру нагретых поверхностей оборудования в рабочей зоне, которая не должна превышать 45 °С.

Температура поверхности оборудования, внутри которого температура близка к 100 °С, должна быть не выше 35 °С.

К основным видам защиты от инфракрасного излучения относятся:

1. защита временем;

2. защита расстоянием;

3. экранирование, теплоизоляция или охлаждение горячих поверхностей;

4. увеличение теплоотдачи тела человека;

5. индивидуальные средства защиты;

6. устранение источника тепловыделения.

Различают экраны трех типов:

· непрозрачные;

· прозрачные;

· полупрозрачные.

В непрозрачных экранах при взаимодействии энергии электромагнитных колебаний с веществом экрана происходит ее преобразование в тепловую энергию. Вследствие этого преобразования происходит нагрев экрана и он сам становится источником теплового излучения. Излучение противолежащей источнику поверхностью экрана условно рассматривается как пропущенное излучение источника. Становится возможным рассчитать плотность теплового потока, проходящего через единицу площади экрана.

С прозрачными экранами все обстоит иначе. Излучение, попадающее на поверхность экрана, распределяется внутри него согласно законам геометрической оптики. Этим и объясняется его оптическая прозрачность.

Полупрозрачным экранам присущи свойства как прозрачных, так и непрозрачных.

· теплоотражающие;

· теплопоглощающие;

· теплоотводящие.

На самом деле все экраны в той или иной степени обладают свойством поглощения, отражения или отведения тепла. Поэтому определение экрана к той или иной группе зависит от того, какое свойство наиболее сильно выражено.

Теплоотражающие экраны отличает низкая степень черноты поверхности. Поэтому они отражают большую часть падающих на них лучей.

К теплопоглощающим относятся экраны, у которых материал, из которого они выполнены, имеет малый коэффициент теплопроводности (высокое термическое сопротивление).

В качестве теплоотводящих экранов выступают прозрачные пленки, либо водяные завесы. Также могут быть использованы экраны, находящиеся внутри стеклянных или металлических защитных контуров.

Э = (q – q 3) / q (3)

Э = (t – t 3) / t (4)

q 3 - плотность потока ИК излучения с применением защиты, Вт/м 2 ;

t - температура ИК излучения без применения защиты, °С;

t 3 - темпера­тура ИК излучения с применением защиты, °С.

Используемые контрольно-измерительные приборы

Для измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции, и проверки свойств теплозащитных экранов нашими специалистами были разработаны приборы серии .

Диапазон измерения плотности теплового потока: от 10 до 250, 500, 2000, 9999 Вт/м 2

Область применения:

· строительство;

· объекты энергетики;

· научные исследования и др.

Измерение плотности теплового потока, как показателя теплоизоляционных свойств различных материалов, приборами серии производят при:

· теплотехнических испытаниях ограждающих конструкций;

· определении тепловых потерь в водяных тепловых сетях;

проведении лабораторных работ в ВУЗах (кафедры «Безопасность жизнедеятельности», «Промышленная экология» и др.).

На рисунке приведен опытный образец стенда "Определение параметров воздуха рабочей зоны и защита от тепловых воздействий" БЖЗ 3 (призводство ООО «Интос+»).

На стенде располагается источник теплового излучения (рефлектор бытовой). Перед источником размещают экраны из разных материалов (металл, ткань и др.). За экраном внутри модели помещения размещается прибор на различных расстояниях от экрана. Над моделью помещения закрепляется вытяжной зонт с вентилятором. Прибор , помимо зонда для измерения плотности теплового потока, оснащен зондом для измерения температуры воздуха внутри модели. В целом стенд представляет собой наглядную модель для оценки эффективности различных видов тепловой защиты и локальной системы вентиляции.

С помощью стенда определяется эффективность защитных свойств экранов в зависимости от материалов, из которых они изготовлены и от расстояния от экрана до источника теплового излучения.

Принцип действия и конструктивное исполнение прибора ИПП-2

Конструктивно прибор выполняется в пластмассовом корпусе. На передней панели прибора располагаются четырех разрядный светодиодный индикатор, кнопки управления; на боковой поверхности располагаются разъёмы для подключения прибора к компьютеру и сетевого адаптера. На верхней панели расположен разъем для подключения первичного преобразователя.

Внешний вид прибора

1 - Светодиодная индикация состояния аккумулятора

2 - Светодиодная индикация нарушения порогов

3 - Индикатор значений измерения

4 - Разъем для подключения зонда измерения

5 , 6 - Кнопки управления

7 - Разъем для подключения к компьютеру

8 - Разъем для подключения сетевого адаптера

Принцип работы

Принцип действия прибора основан на измерении перепада температур на “вспомогательной стенке”. Величина температурного перепада пропорциональна плотности теплового потока. Измерение температурного перепада осуществляется с помощью ленточной термопары, расположенной внутри пластинки зонда, выступающей в роли “вспомогательной стенки”.

Индикация измерений и режимов работы прибора

Прибор осуществляет опрос измерительного зонда, выполняет расчет плотности теплового потока и отображает её значение на светодиодном индикаторе. Интервал опроса зонда составляет около одной секунды.

Регистрация измерений

Данные, полученные от измерительного зонда, записываются в энергонезависимую память блока с определенным периодом. Настройка периода, считывание и просмотр данных осуществляется с помощью программного обеспечения.

Интерфейс связи

С помощью цифрового интерфейса из прибора могут быть считаны текущие значения измерения температуры, накопленные данные измерений, изменены настройки прибора. Измерительный блок может работать с компьютером или иными контроллерами по цифровому интерфейсу RS-232. Скорость обмена по интерфейсу RS-232 настраивается пользователем в пределах от 1200 до 9600 бит/с.

Особенности прибора:

• возможность установки порогов звуковой и световой сигнализации;
• передача измеренных значений на компьютер по интерфейсу RS-232.

Достоинством прибора является возможность попеременного подключения к прибору до 8-ми различных зондов теплового потока. Каждый зонд (датчик) имеет свой индивидуальный калибровочный коэффициент (коэффициент преобразования Kq), показывающий, насколько напряжение с датчика изменяется относительно теплового потока. Данный коэффициент используется прибором для построения калибровочной характеристики зонда, по которой определяется текущее измеренное значение теплового потока.

Модификации зондов для измерения плотности теплового потока:

Зонды теплового потока предназначены для проведения измерений поверхностной плотности теплового потока по ГОСТ 25380-92.

Внешний вид зондов теплового потока

1. Зонд теплового потока прижимного типа с пружиной ПТП-ХХХП выпускается в следующих модификациях (в зависимости от диапазона измерения плотности теплового потока):

ПТП-2.0П: от 10 до 2000 Вт/м 2 ;

ПТП-9,9П: от 10 до 9999 Вт/м 2 .

2. Зонд теплового потока в виде «монеты» на гибком кабеле ПТП-2.0.

Диапазон измерения плотности теплового потока: от 10 до 2000 Вт/м 2 .

Модификации зондов для измерения температуры:

Внешний вид зондов для измерения температуры

1. Погружные термопреобразователи ТПП-А-D-L на основе терморезистора Pt1000 (термопреобразователи сопротивления) и термопреобразователи ТХА-А-D-L на основе термопары ХА (термопреобразователи электрические) предназначены для измерения температуры различных жидких и газообразных сред, а также сыпучих материалов.

Диапазон измерения температуры:

Для ТПП-А-D-L: от -50 до +150 °С;

Для ТХА-А-D-L: от -40 до +450 °С.

Габаритные размеры:

D (диаметр): 4, 6 или 8 мм;

L (длина): от 200 до 1000 мм.

2. Термопреобразователь ТХА-А-D1/D2-LП на основе термопары ХА (термопреобразователь электрический) предназначен для измерения температуры плоской поверхности.

Габаритные размеры:

D1 (диаметр «металлического штыря»): 3 мм;

D2 (диаметр основания – «пятачка»): 8 мм;

L (длина «металлического штыря»): 150 мм.

3. Термопреобразователь ТХА-А-D-LЦ на основе термопары ХА (термопреобразователь электрический) предназначен для измерения температуры цилиндрических поверхностей.

Диапазон измерения температуры: от -40 до +450 °С.

Габаритные размеры:

D (диаметр) – 4 мм;

L (длина «металлического штыря»): 180 мм;

Ширина ленты – 6 мм.

В комплект поставки прибора для измерения плотности тепловой нагрузки среды входят:

1. Измеритель плотности теплового потока (измерительный блок).

2. Зонд для измерения плотности теплового потока.*

3. Зонд для измерения температуры.*

4. Программное обеспечение.**

5. Кабель для подключения к персональному компьютеру. **

6. Свидетельство о калибровке.

7. Руководство по эксплуатации и паспорт на прибор .

8. Паспорт на преобразователи термоэлектрические (температурные зонды).

9. Паспорт на зонд плотности теплового потока.

10. Сетевой адаптер.

* – Диапазоны измерения и конструкция зондов определяются на этапе заказа

** – Позиции поставляются по специальному заказу.

Подготовка прибора к работе и проведение измерений

1. Извлечь прибор из упаковочной тары. Если прибор внесен в теплое помещение из холодного, необходимо дать прибору прогреться до комнатной температуры в течение не менее 2-х часов.

2. Зарядить аккумуляторы, подключив к прибору сетевой адаптер. Время зарядки полностью разряженного аккумулятора не менее 4 часов. В целях увеличения срока службы аккумуляторной батареи рекомендуется раз в месяц проводить полную разрядку до автоматического выключения прибора с последующим полным зарядом.

3. Соединить измерительный блок и измерительный зонд соединительным кабелем.

4. При комплектации прибора диском с программным обеспечением, установить его на компьютер. Подключить прибор к свободному СОМ-порту компьютера соответствующими соединительными кабелями.

5. Включить прибор коротким нажатием кнопки "Выбор".

6. При включении прибора осуществляется самотестирование прибора в течение 5 секунд. При наличии внутренних неисправностей прибор на индикаторе сигнализирует номер неисправности, сопровождаемые звуковым сигналом. После успешного тестирования и завершения загрузки на индикаторе отображаются текущее значение плотности теплового потока. Расшифровка неисправностей тестирования и других ошибок в работе прибора приведена в разделе 6 настоящего руководства по эксплуатации.

7. После использования выключить прибор коротким нажатием кнопки "Выбор".

8. Если предполагается длительное хранение прибора (более 3 месяцев) следует извлечь элементы питания из батарейного отсека.

Ниже приведена схема переключений в режиме “Работа”.

Подготовка и проведение измерений при теплотехнических испытаниях ограждающих конструкций.

1. Измерение плотности тепловых потоков проводят, как правило, с внутренней стороны ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Допускается проведение измерений плотности тепловых потоков с наружной стороны ограждающих конструкций в случае невозможности проведения их с внутренней стороны (агрессивная среда, флуктуации параметров воздуха) при условии сохранения устойчивой температуры на поверхности. Контроль условий теплообмена проводят с помощью термощупа и средств для измерения плотности теплового потока: при измерении в течение 10 мин. их показания должны быть в пределах погрешности измерений приборов.

2. Участки поверхности выбирают специфические или характерные для всей испытываемой ограждающей конструкции в зависимости от необходимости измерения локальной или усредненной плотности теплового потока.

Выбранные на ограждающей конструкции участки для измерений должны иметь поверхностный слой из одного материала, одинаковой обработки и состояния поверхности, иметь одинаковые условия по лучистому теплообмену и не должны находиться в непосредственной близости от элементов, которые могут изменить направление и значение тепловых потоков.

3. Участки поверхности ограждающих конструкций, на которые устанавливают преобразователь теплового потока, зачищают до устранения видимых и осязаемых на ощупь шероховатостей.

4. Преобразователь плотно прижимают по всей его поверхности к ограждающей конструкции и закрепляют в этом положении, обеспечивая постоянный контакт преобразователя теплового потока с поверхностью исследуемых участков в течение всех последующих измерений.

При креплении преобразователя между ним и ограждающей конструкцией не допускается образование воздушных зазоров. Для исключения их на участке поверхности в местах измерений наносят тонкий слой технического вазелина, перекрывающий неровности поверхности.

Преобразователь может быть закреплен по его боковой поверхности при помощи раствора строительного гипса, технического вазелина, пластилина, штанги с пружиной и других средств, исключающих искажение теплового потока в зоне измерения.

5. При оперативных измерениях плотности теплового потока незакрепленную поверхность преобразователя склеивают слоем материала или закрашивают краской с той же или близкой степенью черноты с различием Δε ≤ 0,1, что и у материала поверхностного слоя ограждающей конструкции.

6. Отсчетное устройство располагают на расстоянии 5-8 м от места измерения или в соседнем помещении для исключения влияния наблюдателя на значение теплового потока.

7. При использовании приборов для измерения э.д.с., имеющих ограничения по температуре окружающего воздуха, их располагают в помещении с температурой воздуха, допустимой для эксплуатации этих приборов, и подключение к ним преобразователя теплового потока производят при помощи удлинительных проводов.

8. Аппаратуру по п.7 подготавливают к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации соответствующего прибора, в том числе учитывают необходимое время выдержки прибора для установления в нем нового температурного режима.

Подготовка и проведение измерений

(при проведении лабораторных работ на примере лабораторной работы “Исследование средств защиты от инфракрасного излучения”)

Подключить источник ИК излучения к розетке. Включить источник ИК излучения (верхнюю часть) и измеритель плотности теплового потока ИПП-2.

Установить головку измерителя плотности теплового потока на расстоянии 100 мм от источника ИК излучения и определить плотность теплового потока (среднее значение трех - четырех замеров).

Вручную переместить штатив вдоль линейки, установив головку измерителя на расстояниях от источника излучения, указанных в форме таблицы 1, и повторить измерения. Данные замеров занести в форму таблицу 1.

Построить график зависимости плотности потока ИК излучения от расстояния.

Повторить измерения по пп. 1 - 3 с различными защитными экранами (теплоотражающим алюминиевым, теплопоглощающим тканевым, металлическим с зачерненной поверхностью, смешанным - кольчуга). Данные замеров занести в форму таблицы 1. Построить графики зависимости плотности потока ИК излучения от расстояния для каждого экрана.

Форма таблицы 1

Оценить эффективность защитного действия экранов по формуле (3).

Установить защитный экран (по указанию преподавателя), разместить на нем широкую щетку пылесоса. Включить пылесос в режим отбора воздуха, имитируя устройство вытяжной вентиляции, и спустя 2-3 минуты (после установления теплового режима экрана) определить интенсивность теплового излучения на тех же расстояниях, что и в п. 3. Оценить эффективность комбинированной тепловой защиты по формуле (3).

Зависимость интенсивности теплового излучения от расстояния для заданного экрана в режиме вытяжной вентиляции нанести на общий график (см. п. 5).

Определить эффективность защиты, измеряя температуру для заданного экрана с использованием вытяжной вентиляции и без нее по формуле (4).

Построить графики эффективности защиты вытяжной вентиляции и без нее.

Перевести пылесос в режим "воздуходувки" и включить его. Направляя поток воздуха на поверхность заданного защитного экрана (режим душирования), повторить измерения в соответствии с пп. 7 - 10. Сравнить результаты измерений пп. 7-10.

Закрепить шланг пылесоса на одной из стоек и включить пылесос в режиме "воздуходувки", направив поток воздуха почти перпендикулярно тепловому потоку (немного навстречу) - имитация воздушной завесы. С помощью измерителя измерить температуру ИК излучения без "воздуходувки" и с ней.

Построить графики эффективности защиты "воздуходувки" по формуле (4).

Результаты измерений и их интерпретация

(на примере проведения лабораторной работы на тему «Исследование средств защиты от инфракрасного излучения» в одном из технических ВУЗов г. Москвы).

1. Стол.
2. Электрокамин ЭКСП-1,0/220.
3. Стойка для размещения сменных экранов.
4. Стойка для установки измерительной головки.
5. Измеритель плотности теплового потока .
6. Линейка.
7. Пылесос Тайфун-1200.

Интенсивность (плотность потока) ИК излучения q определяется по формуле:

q = 0,78 х S х (T 4 х 10 -8 - 110) / r 2 [Вт/м 2 ]

где S - площадь излучающей поверхности, м 2 ;

Т - температура излучающей поверхности, К;

r - расстояние от источника излучения, м.

Одним из наиболее распространенных видов защиты от ИК излучения является экранирование излучающих поверхностей.

Различают экраны трех типов:

·непрозрачные;

·прозрачные;

·полупрозрачные.

По принципу действия экраны подразделяются на:

·теплоотражающие;

·теплопоглощающие;

·теплоотводящие.

Эффективность защиты от теплового излучения с помощью экранов Э определяется по формулам:

Э = (q – q 3) / q

где q - плотность потока ИК излучения без применения защиты, Вт/м 2 ;

q3 - плотность потока ИК излучения с применением защиты, Вт/м 2 .

Типы защитных экранов (непрозрачные):

1. Экран смешанный – кольчуга.

Э кольчуга = (1550 – 560) / 1550 = 0,63

2. Экран металлический с зачерненной поверхностью.

Э al+покр. = (1550 – 210) / 1550 = 0,86

3. Экран теплоотражающий алюминиевый.

Э al = (1550 – 10) / 1550 = 0,99

Построим график зависимости плотности потока ИК излучения от расстояния для каждого экрана.

Как мы видим, эффективность защитного действия экранов различается:

1. Минимальное защитное действие у смешанного экрана – кольчуга – 0,63;

2. Экран алюминиевый с зачерненной поверхностью – 0,86;

3. Наибольшим защитным действием обладает экран теплоотражающий алюминиевый – 0,99.

Нормативные ссылки

При оценке теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений и установлении реальных расходов тепла через наружные ограждающие конструкции используются следующие основные нормативные документы:

· ГОСТ 25380-82. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции.

· При оценке теплотехнических качеств различных средств защиты от инфракрасного излучения используются следующие основные нормативные документы:

· ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.

· ГОСТ 12.4.123-83. ССБТ. Средства защиты от инфракрасного излучения. Классификация. Общие технические требования.

· ГОСТ 12.4.123-83 «Система стандартов безопасности труда. Средства коллективной защиты от инфракрасных излучений. Общие технические требования».

ТЕСТЫ.

Тест 3. Микроклимат.

Микроклимат помещений – это состояние внутренней среды здания, которое оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие на человека, характеризуется показателями температуры, подвижности и влажности

1. Среднесуточная температура за 2 дня оказалась равной +12 градусов. Какой это период года:

1) теплый, 2) холодный, 3) нельзя определить.

Ответ:

Согласно ГОСТ 30494-96 Холодный период года –период года, характеризующийся средне суточной температурой наружного воздуха, равной 8º С и ниже . Теплый период года –период года, характеризующийся среднесуточной температурой наружного воздуха выше 8º С .

Согласно установленные санитарные правила и нормы (СНиП 23-01-99). Микроклимат производственных помещений достаточно сильно зависит от оценки характера одежды, так как она помогает добиться теплоизоляции и акклиматизироваться организму в разное время года. Теплым сезоном можно назвать температурный режим +10 и выше, а холодным - ниже +10.

2. Потеря тепла за счет конвекции пропорциональна:

Ответ:

Конве́кция (от лат. convectiō - «перенесение») - вид теплообмена, при котором внутренняя энергия передается струями и потоками.

В тех случаях, когда в теплообмене участвуют жидкости или газы, обычно возникают явления конвекции: одновременно с потоком тепла возникают потоки вещества - более нагретые слои всплывают кверху, а менее нагретые опускаются. Такое перемешивание в громадной степени ускоряет процесс теплообмена. В случае, когда твердое тело находится в обтекающем его потоке жидкости или газа, теплообмен также носит конвекционный характер и происходит значительно быстрее, чем в покоящейся среде. Поэтому даже небольшой ветер (сквозняк) приводит к увеличению потерь тепла с поверхности тела.

Отдача организмов тепла зависит от тепловых условий окружающей среды, которые определяются температурой, влажностью, скоростью движения воздуха и лучистой энергией.

Пропорциональными называются две взаимно зависимые величины, если отношение их значений остаётся неизменным.

Если две величины связаны между собой так, что увеличение (уменьшение) одной пропорционально (во столько же раз) увеличивает (уменьшает) и другую величину, то такие величины прямо пропорциональны .

3. Потери тепла за счет конвекции обратно пропорциональны:

1) влажности воздуха, 2) температуре тела, 3) температуре воздуха.

Ответ:

Если две величины связаны между собой так, что увеличение (уменьшение) одной пропорционально (во столько же раз) уменьшает (увеличивает) и другую величину, то такие величины обратно пропорциональны .

4. Потери тепла за счет конвекции не зависит от:

1) влажности воздуха, 2) температуре тела, 3) температуре воздуха.

Ответ:

5. Потери тепла за счет испарения пропорциональны:

1) влажности воздуха, 2) температуре тела, 3) плотности воздуха.

Ответ:

Испаре́ние - процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества. Процесс испарения является обратным процессу конденсации

6. Потери тепла за счет испарения не зависят:

1) влажности воздуха, 2) площади поверхности тела, 3) температуры воздуха.

Ответ:

7. При нормировании параметров микроклимата учитывается:

1) время года; 2) температура тела; 3) площадь поверхности.

Ответ:

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 допустимого теплового состояния организма.

Параметрами, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:

Температура воздуха, t˚C

Температура поверхностей (стен, потолка, пола, ограждений оборудования и т.п.), t п ˚C

Относительная влажность воздуха, W %

Скорость движения воздуха, V м/с

Интенсивность теплового облучения, P Вт/м 2

8. Какая скорость воздушного потока допускается при выполнении работ, связанных с нервно-эмоциональным напряжением:

1) до 1м/с; 2) до 0,5 м/с; 3) до 0,3 м/с; 4) до 0,1 м/с.

Ответ:

Нервно-эмоциональное напряжение может быть вызвано ответственностью за выполняемую работу, высокими требованиями к качеству сварных соединений, сложностью или необычностью работы, особенно в условиях дефицита времени.

согласно ГОСТ 30494-96 –изменение скорости движения воздуха –не более 0,07 м/с для оптимальных показателей и 0,1 м/с –для допустимых;

9. Какая температура (в градусах Цельсия) допускается при выполнении работ, связанных с нервно-эмоциональным напряжением:

1) 18-20; 2) 20-22; 3) 22-24 ; 4) 24-26.

Ответ:

Оптимальные и допустимые показатели температуры , относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений должны соответствовать величинам, приведенным в соответствующих документах. В кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники, а также в других помещениях при выполнении работ операторского типа, связанных с нервно-эмоциональным напряжением , должны соблюдаться оптимальные величины температуры воздуха (22-24°С) , его относительной влажности (40–60%,) и скорости движения (не более 0,1 м/с).

10. Какая влажность воздуха (в %) допускается при выполнении работ, связанных с нервно-эмоциональным напряжением:

1) 30-40; 2) 40-60; 3) 45-55; 4) 50-60.

Ответ:

11. Какие работы связанных с нервно-эмоциональным напряжением:

1) в кабинете; 2) за столом; 3) в кабине.

Ответ:

Нервно-эмоциональное напряжение - связно с наличием аварийных ситуаций, напряжением внимания и слухового анализатора в условиях шума.

12. Какова интенсивность теплового облучения от нагретых частей оборудования при 15% облучаемого тепла (Вт/м 2):

1) 30; 2) 40; 3) 50; 4) 60.

Ответ:

Интенсивность теплового облучения тела человека - тепловая энергия источника на единицу поверхности тела человека, Вт/м2.

Тепловое излучение от нагретых поверхностей играет немаловажную роль в создании неблагоприятных микроклиматических условий в производственных помещениях.

Наибольшую опасность возникновения лучистого тепла представляет расплавленный или нагретый до высоких температур металл. Передача тепла может происходить путем конвекции, теплопроводности и излучения. Перенос тепла осуществляется: при конвекции - движущейся средой (потоками воздуха, пара или жидкости); при теплопроводности - передачей тепла в твердых телах; при излучении - интенсивными инфракрасными лучами, которые непосредственно воздуха не нагревают, но при поглощении их твердыми телами лучистая энергия переходит в тепловую. Нагретые твердые тела становятся источниками теплоты и путем конвекции нагревают воздух в помещении.

Допустимые величины интенсивности теплового облучения поверхности тела работающих от производственных источников

Облучаемая поверхность тела, % Интенсивность теплового облучения, Вт/м2, не более

50 и более 35

не более 25 100

13. Какова интенсивность теплового облучения от нагретых частей оборудования при 40% облучаемого тепла (Вт/м 2):

1) 50; 2) 70; 3) 90; 4) 100.

Ответ:

Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м2 при облучении 50% поверхности человека и более, 70 Вт/м2–при облучении 25 .50% поверхности и 100 Вт/м2–при облучении не более 25% поверхности тела.

14. Какова интенсивность теплового облучения от нагретых частей оборудования при 60% облучаемого тепла (Вт/м 2):

1) 80; 2) 90; 3) 100; 4) 110.

Ответ:

15. Какова интенсивность теплового облучения от открытых источников (Вт/м 2):

1) 120; 2) 130; 3) 140; 4) 150.

Ответ:

Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретого металла, стекла, открытого пламени и др.) не должна превышать 140 Вт/м2, при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательно использование средств индивидуальной защиты.

16. К какому источнику относится лампа накаливания:

1) открытому; 2) закрытому; 3) ни к какому.

Ответ:

Ла́мпа нака́ливания - искусственный источник света, в котором свет испускает тело накала , нагреваемое электрическим током до высокой температуры. В качестве тела накала чаще всего используется спираль из тугоплавкого металла (чаще всего - вольфрама), либо угольная нить. Чтобы исключить окисление тела накала при контакте с воздухом, его помещают в вакуумированную колбу, либо колбу, заполненную инертными газами или парами галогенов.

Открытого или закрытого типа. В первом случае лампа и патрон не отделяются от внешней среды, во втором ― ограничены оболочкой. Дополнительный специальный уплотнитель делает возможным использование светильников в помещениях с влажным режимом.

17. Какова наиболее оптимальная температура в градусах Цельсия нагретых поверхностей, с которыми должен соприкасаться работник:

1) 30; 2) 35; 3) 40; 4) 45.

Ответ:

Теплозащитные средства должны обеспечивать облученность на рабочих местах не более 350 Вт/м2 и температуру поверхности оборудования не выше 308 К (35 °С) при температуре внутри источника до 373 К (100 °С) и не выше 318 К (45 °С) при температурах внутри источника выше 373 К (100 °С).

18. Какова максимальная допустимая температура в градусах Цельсия нагретых поверхностей, с которыми должен соприкасаться работник:

1) 35; 2) 40; 3) 45; 4) 50.

Ответ:

Во всех случаях температура нагретых поверхностей технологического оборудования или его ограждающих устройств в целях профилактики типовых травм не должна превышать 45°С .

19. На какое расстояние нужно удалить рабочее место от конструкции, температура которых выше допустимой на 4 градуса:

1) 1м ; 2) 2м; 3) 3м; 4) 4м.

Ответ:

При температуре внутренних поверхностей ограждающих конструкций ниже или выше оптимальных величин температуры воздуха рабочие места должны быть удалены от них на расстояние не менее 1 м .

20. Какие из средств защиты не относятся к индивидуальным:

1) очки; 2) костюмы; 3) экраны; 4) спецодежда.

Ответ:

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) - средства, используемые работником для предотвращения или уменьшения воздействия вредных и опасных производственных факторов, а также для защиты от загрязнения. Применяются в тех случаях, когда безопасность работ не может быть обеспечена конструкцией оборудования, организацией производственных процессов, архитектурно-планировочными решениями и средствами коллективной защиты

Статья 212 ТК РФ устанавливает ряд условий, направленных на обеспечение безопасных условий труда. Одно из них - приобретение и выдача работодателем сертифицированных специальной одежды, обуви и других средств индивидуальной защиты. При обеспечении работников средствами индивидуальной защиты (далее - СИЗ), средствами для смыва и обезвреживания работодатель исполняет нормы трудового законодательства и защищает работников от воздействия вредных и опасных факторов производства.

4.1. ПАРАМЕТРЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО МИКРОКЛИМАТА

Метеорологические условия в гигиеническом отношении представляют собой комплекс физических факторов окружающей среды, влияющих на теплообмен организма и его тепловое состояние.

Метеорологические условия внутренней среды производственных помещений (микроклимат) определяются сочетаниями тем- пературы, влажности, скорости движения воздуха и температуры поверхностей. На формирование производственного микроклимата существенное влияние оказывают технологический процесс и климат местности.

Оценка параметров микроклимата проводится врачом в соответствии с санитарными правилами и нормами «Гигиенические требо- вания к микроклимату производственных помещений» (СанПиН 2.2.4.548-96). В этом документе изложены оптимальные и допустимые параметры микроклимата рабочих мест производственных помещений с учетом тяжести выполнения работы, периодов года, а также методы их измерения.

С целью контроля за соблюдением нормативов при проведении инструментальных исследований необходимо измерять температуру воздуха и поверхностей ограждающих конструкций и технологического оборудования, относительную влажность и скорость движения воздуха. При наличии источников инфракрасного излучения на рабочих местах должна определяться интенсивность теплового облучения.

Измерение температуры, влажности, скорости движения воздуха рабочей зоны. Для измерения температуры и влажности воздуха традиционно используются аспирационные психрометры. Показания сухого термометра характеризуют температуру воздуха окружающей среды. По соотношению температуры сухого и влажного термометра, резервуар которого обернут тонкой тканью, смоченной водой, с помо-

щью соответствующей таблицы определяют относительную влажность воздуха (отношение абсолютной влажности к максимальной), выраженную в процентах.

Существуют модификации психрометров: МВ-4М с механическим приводом и М-34 с электрическим. Диапазон измерения темпе- ратуры - от -30 до +50 ?С, относительной влажности - в пределах 10-100%. Этим прибором можно измерять температуру и влажность воздуха рабочей зоны даже вблизи источника инфракрасного излучения без дополнительных экранов, так как резервуары термометров защищены двойными полированными металлическими экранами.

Для изучения динамики температуры, когда необходимо определить пределы колебаний, используются самопишущие термографы (суточные или недельные) типа М-16. С этой же целью для оценки относительной влажности используются гигрографы типа М-21. Следует помнить, что гигрографы и термографы не могут применяться без экранов, если рабочие места подвергаются воздействию лучистого тепла.

Для измерения скорости движения воздуха традиционно используются крыльчатые анемометры АСО-3 (в пределах 0,3-5 м/с), чашечный анемометр МС-13 (от 1 до 30 м/с). Скорость движения воздуха менее 0,5 м/с измеряют с помощью электроанемометров, а также кататермометров.

Современные приборы более совершенны, многофункциональны, портативны, просты в управлении, могут снабжаться дополнительным комплектом для автоматической записи на компьютере резуль- татов измерения и анализа данных. Это термогигрометры, термоанемометры, а также приборы, определяющие одновременно или последовательно все метеорологические параметры воздуха. В табл. 4.1 приведены диапазоны определения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха некоторыми из отечественных приборов, выпускаемых в настоящее время.

Благодаря дополнительным устройствам некоторые приборы могут фиксировать параметры воздушной среды в динамике в течение рабочего дня.

Например, ИВА-6АР - автономный регистрирующий прибор с выносным зондом. На дисплее постоянно высвечиваются текущие значения температуры и относительной влажности. К прибору может быть подключен миниатюрный модуль памяти, превращающий его в термогигрограф - устройство, позволяющее записывать резуль-

Таблица 4.1. Приборы для измерения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха, диапазон определения

таты свыше 20 тыс. измерений с заданным интервалом. Программа обработки позволяет просмотреть на экране компьютера накопленные данные в текстовом или графическом виде, выделить значения, выходящие за установленные пороги, распечатать отчет за любой интервал времени.

Термоанемометр микропроцессорный ТТМ-2 с выдвижным телескопическим зондом также дает возможность непрерывного измере- ния с накоплением данных для передачи на компьютер.

Многие приборы дополнительно комплектуются «черным шаром», поскольку ТНС-индекс является важным показателем для оценки степени вредности нагревающего микроклимата (см. далее).

Измерение интенсивности теплового излучения. Для измерения интенсивности теплового излучения от производственных источников пользуются актинометрами и радиометрами.

Выпускаемые в настоящее время радиометры «Аргус-03» (радиометр неселективный) позволяет измерять тепловое излучение в спектральном диапазоне 0,5-20 мкм и интенсивностью от 1 до 2000 Вт/м 2 , а «РАТ 2П-Кварц 41» (радиометр энергетической освещенности) предназначен для измерения теплового облучения от 10 до 20 000 Вт/м 2 в спектральном диапазоне 0,2-25 мкм (с инфракрасным фильтром от 1 до 15 мкм).

В соответствии с действующими санитарными нормами обычно измеряются и оцениваются максимальные величины инфракрасного облучения тела работающего. В некоторых случаях при интенсивном облучении, носящем прерывистый характер, рассчитывается средняя величина интенсивности (q) за тот или иной срок облучения (например, при выборе параметров воздушного душирования) по формуле:

Например, рабочий, выполняя определенную операцию, дважды в течение часа находился в зоне облучения по 20 мин. Интенсивность излучения за этот период изменялась от 400 до 3000 Вт/м 2 (5 мин - 400 Вт/м 2 ,

7 мин - 1500 Вт/м 2 и 8 мин - 3000 Вт/м 2). В этом случае средняя величина интенсивности излучения составила 1825 Вт/м 2 .

Аналогичным образом рассчитывается и средневзвешенная величина инфракрасного (теплового) облучения (ТО) для определения класса условий труда по микроклиматическим параметрам, при этом учитывается и период времени, когда излучение на рабочем месте отсутство- вало.

Пример. На рабочем месте сталевара при открытой заслонке печи излучение составляло 1500 Вт/м 2 , а время работы - 2 ч; при закрытой заслонке - 350 Вт/м 2 в течение 4 ч. Работа вне воздействия инфракрасного излучения - 1 ч (включая регламентированные перерывы). Среднесменная вели- чина ТО рассчитывается как средневзвешенная во времени:

Измерение температуры поверхностей ограждающих конструкций, технологического оборудования. Для измерения температуры поверхностей используются электротермометры, термопары, инфракрасные термометры.

Термометр поверхностный ТЦМ 1510 - переносной электронный прибор, предназначенный для измерения температуры поверхностей в диапазоне 0-300 ?С контактным способом, выпускается со сменным набором щупов. Датчик соединен с прибором с помощью удлиненного кабеля.

Пирометры С-110 и С-210 (инфракрасные термометры) предназначены для бесконтактного измерения температуры поверхности различных объектов в диапазоне от -20 до +200 ?С (марка С-110) и от -20 до +600 ?С (марка

С-210).

При проведении измерений в кабинах, помещениях пультов управления, диспетчерских и других помещениях малого объема, когда расстояние от человека до ограждений не превышает 2 м, осуществляется непосредственное измерение температур внутренних поверхностей ограждений с последующим расчетом их средневзвешенных температур (tСВП) по формуле:

Измерение и расчет показателя для комплексной оценки параметров микроклимата. Для интегральной оценки микроклимата используется индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс), характеризующий сочетанное действие на организм человека температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения от окружающих поверхностей.

ТНС-индекс является показателем, выраженным в?С, рассчитанным на основе величин температуры смоченного термометра психрометра (t вл) и температуры внутри «черного шара» (tш) по уравнению:

ТНС = 0,7 t вл + 0,3 t m .

Как следует из формулы, для определения этого показателя необходимы шаровой термометр и аспирационный психрометр.

Традиционный шаровой термометр представляет собой полый зачерненный шар, в центр которого помещен резервуар термометра (с диапазоном измерения 0-50 ?С). Измеряемая в центре шара температура (t ш) является равновесной температурой от радиационного и конвективного теплообмена между шаром и окружающей средой. Необходимо помнить, что приборы не могут размещаться в непосредственной близости от открытого огня или больших поверхностей, имеющих температуру выше 100 ?С.

Выпускаемые в настоящее время многофункциональные приборы для оценки параметров микроклимата дополнительно комплектуются щупом с «черным шаром». Вот некоторые из них.

Шаровой термометр представляет собой электронный цифровой термогигрометр, который комплектуется тонкостенной металлической сферой с черной матовой поверхностью диаметром 90 мм и штативом. Можно измерять температуру (от -20 до 90 ?С), относительную влажность воздуха (от 0,5 до 99%), температуру по влажному термометру (t вл) и температуру в «черном шаре» (tг ш). ТНС-индекс определяется расчетом.

Метеоскоп (рис. 4.1) - по дополнительному соглашению в комплект может быть включен шаровой термометр для измерения ТНСиндекса в диапазоне от 10 до 50 ?С и интенсивности теплового излучения от 10 до 1000 Вт/м 2 .

Выпускается черная сфера к термогигрометрам ТКА-ПКМ (модели 20, 23, 24, 41, 42, 43) для измерения (расчета) ТНС-индекса.

Рис. 4.1. Измеритель климатических параметров воздушной среды «Метеоскоп»

Цифровой универсальный прибор предназначен для измерения температуры, влажности, давления и скорости воздушного потока в жилых и производственных помещениях.

Технические характеристики: диапазон измерения скорости воздушного потока: от 0,1 до 20 м/с; пределы допускаемой основной относительной погрешности канала измерения скорости воздушного потока: в диапазоне от 0,1 до 1 м/с: ?(0,05+0,05V), в диапазоне от 1 до 20м/с: ?(0,1+0,05V); диапазон измерения температуры окружающего воздуха: от -10 до +50 ?С; предел допускаемой основной абсолютной погрешности канала измерения темпе- ратуры: ? 0,2 ?С; диапазон измерения относительной влажности: от 30 до 98%; предел допускаемой основной абсолютной погрешности канала измерения относительной влажности: ?3 %; диапазон измерения абсолютного атмосферного давления: от 80 до 110 кПа, от 600 до 825 мм Eg; предел допускаемой основной абсолютной погрешности канала измерения абсолютного атмосферного давления: ?0,13 кПа, ? 1 мм Eg; время установления рабочего режима: 1 мин; время непрерывной работы измерителя без подзарядки аккумуляторной батареи: 10 ч. (Производитель: приборостроительная компания «ЕТМ-Защита».)

ТКА-ПКМ (мод. 24) - электронный термогигрометр, снабженный «черным шаром», для одновременного измерения температуры, относительной влажности воздуха, температуры внутри «черного шара», температуры влажного термометра, а также ТНС-индекса.

ИВТМ-7КЗ с «черным шаром» - портативный микропроцессорный измеритель температуры и относительной влажности воздуха, температуры по влажному термометру, температуры в шаре. ТНС-индекс определяется расчетом.

Порядок проведения исследований по оценке производственного микроклимата. Начинают исследование с выявления гигиенических особенностей технологических процессов (определения источников образования и выделения тепла, влаги, инфракрасного излучения), архитектурно-планировочных решений, системы вентилирования помещений. Необходимо располагать планами помещений с обозначением технологического оборудования, рабочих мест и вентиляционных систем.

Намечаются точки для замеров параметров микроклимата. Выбор точек проводится в зависимости от целей обследования. При составлении общей характеристики условий труда промеры проводят на рабочих местах. Если рабочим местом являются несколько участков производственного помещения, то измерения осуществляются на каждом из них в точках, минимально и максимально удаленных от источников локального тепловыделения, охлаждения или влаговыделения (нагретых агрегатов, окон, дверных проемов, ворот, открытых ванн и т.д.).

В помещениях с большой плотностью рабочих мест при отсутствии источников локального тепловыделения, охлаждения или вла- говыделения точки измерения намечают равномерно по всему помещению: при площади до 100 м 2 - 4 точки измерения, при площади 101-400м 2 - 8 точек; при площади более 400 м 2 через каждые 10 м.

При санитарно-гигиеническом контроле систем вентиляции, кроме измерений в названных точках, проводятся также измерения в открытых проемах укрытий, аэрационных проемах, приточных струях от воздухоподающих устройств, воздушных душей и завес.

Далее проводятся хронометражные наблюдения для определения продолжительности пребывания рабочих в конкретных метеороло- гических условиях. Это особенно важно при неравномерно протекающих технологических процессах, когда при выполнении отдельных операций, иногда кратковременных, происходят значительные изменения параметров микроклимата.

Исследования микроклимата проводят при максимальной загрузке технологического оборудования и работе всех вентиляционных

систем. При измерении температуры, влажности, скорости движения воздуха необходимо соблюдать ряд следующих общих правил:

1) измерения должны проводиться в холодный период года - в дни с температурой наружного воздуха, близкой к средней температуре наиболее холодного месяца зимы, в теплый период года - в дни с температурой наружного воздуха, близкой к средней температуре наиболее жаркого месяца;

2) измерения необходимо проводить в начале, середине и конце смены при равномерном ходе технологического процесса и монотонном микроклимате. Если технологический процесс связан с существенным изменением выделения тепла при отдельных операциях, то, кроме названного выше, следует проводить измерения и в это время;

3) измерения температуры, влажности, скорости движения воздуха необходимо проводить на высоте 1 м от поверхности пола или рабочей площадки при работах, выполняемых сидя, и на высоте 1,5 м - при работах стоя;

4) для определения разности температуры воздуха и скорости его движения по вертикали рабочей зоны следует дополнительно проводить измерения на высоте 0,1 м от поверхности пола или рабочей площадки.

Измерение температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций (стен, пола, потолка), наружных поверхностей техноло- гического оборудования или его ограждающих устройств (экранов и т.п.) должно проводиться в случаях, когда рабочие места удалены от них на расстояние не более 2 м. Температура каждой поверхности измеряется на двух уровнях: на высоте от пола рабочего места 0,1 и 1 м (поза сидя) и 0,1 и 1,5 м (поза стоя).

Измерение интенсивности инфракрасной радиации проводится непосредственно на уровне облучаемых участков поверхности тела человека. Приемник прибора должен быть повернут в направлении максимального теплового излучения, перпендикулярно падающему потоку на высоте 0,5; 1,0 и 1,5 м от уровня пола или рабочей площадки. При этом необходимо определить приблизительно поверхность тела, подвергающуюся облучению (менее 25%, от 25 до 50%, более 50% поверхности тела) с учетом доли каждого участка тела: голова и шея - 9%; грудь и живот - 16%; спина - 18%; руки - 18%; ноги - 39%.

Например, если работающий обращен лицом к источнику излучения, то при облучении всей обращенной к источнику поверхности она составляет более 50% поверхности тела, если облучению подвер-

гаются только лицо, грудь, руки, живот - от 25 до 50%, если облучаются лицо, грудь - менее 25% поверхности тела.

Метод измерения ТНС-индекса аналогичен методу измерения температуры воздуха.

Необходимо составить характеристику производственных помещений с учетом категории выполняемых в них работ по энерготратам в соответствии с ведомственными нормативными документами (исходя из категории работ, выполняемых 50% и более работающих в данном помещении), а если они отсутствуют, то провести исследование и оценку труда по степени тяжести и напряженности.

Можно также ориентироваться на следующие данные.

В соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» выделяют легкие, средней тяжести и тяжелые физические работы.

Легкиефизическиеработы (I категория): 1а (энеготраты до 139 Вт) - работы, проводимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, часовом, швейном производствах; в сфере управления и т.п.; 1б (140-174 Вт) - работы, проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи; контролеры, мастера в различных видах производств и т.п.).

Работы средней тяжести (II категория): 11а (175-232 Вт) - работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве); 11б (233-290 Вт) - работы, связанные с ходьбой, перемещением 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.).

Тяжелые физические работы (III категория): энерготраты составляют более 290 Вт. Это работы, связанные с постоянным перемещением и переноской тяжестей (более 10 кг), требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опор машиностроительных, металлургических предприятий и т.п.).

По результатам исследования необходимо составить протокол, в котором должны быть отражены общие сведения о производственном объекте, размещении технологического и санитарно-техническо- го оборудования, источниках тепловыделения, охлаждения и влаговыделения, приведена схема размещения участков, точки измерения параметров микроклимата и другие данные. В заключении протокола должна быть дана оценка результатов выполненных измерений на соответствие нормативным требованиям.

Оценка результатов исследования на соответствие гигиеническим нормативам. При оценке полученных данных следует давать по возможности динамическую характеристику метеорологических условий. Измеренные температуру, влажность, скорость движения воздуха в различных точках помещения на рабочих местах при различных операциях сравнивают с оптимальными или допустимыми нормативными величинами, приведенными в СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» (табл. 4.2 и 4.3).

Оптимальные параметры микроклимата обеспечивают ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, сохранение здоровья и высокого уровня работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия обеспечивают сохранение здоровья, но могут приводить к ощущению теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции и понижению работоспособности.

При выборе норматива для сопоставления с результатами измерений необходимо исходить из того, что оптимальные параметры микроклимата создаются при кондиционировании воздуха, например в радиоэлектронной промышленности, приборостроении, в кабинах, на пультах и постах управления при работах операторского типа, в помещениях, где по технологии нет значительных тепло- и влаговыделений.

При пользовании табл. 4.2 или 4.3 необходимо учитывать, что к холодному относится период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной +10 ?С и ниже, к тепло- му - период года, характеризуемый среднесуточной температурой выше +10 ?С.

Необходимо оценить перепады температур воздуха по высоте и по горизонтали, а также изменения температуры воздуха в течение

Таблица 4.2. Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Таблица 4.3. Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Примечание. *При температуре воздуха 25 ?С и выше максимальные величины относительной влажности воздуха не должны выходить за пределы: 70% (при t = 25 ?С); 65% (при t = 26 ?С); 60% (при t = 27 ?С); 55% (при t = 28?C).

смены. При обеспечении оптимальных величин микроклимата на рабочих местах эти перепады не должны превышать 2 ?С. При обес- печении допустимых величин возможны перепады по высоте до 3 ?С (для всех категорий работ), а по горизонтали и в течение смены - до 4 ?С при легких работах, до 5 ?С - при работах средней тяжести и до 6 ?С - при тяжелых работах, если абсолютные значения температуры воздуха на различной высоте и в различных участках помещений не выходят за пределы допустимых величин.

Оценка температур внутренних поверхностей, ограждающих конструкций, устройств, а также технологического оборудования проводится в соответствии с табл. 4.2 при обеспечении оптимальных показателей микроклимата или с табл. 4.3 при обеспечении допустимых параметров микроклимата. Как видно из этих таблиц, диапазон регламентируемых температур поверхностей отличается от оптимальных или допустимых величин температуры воздуха не более чем на 2 ?С.

Если какая-либо из окружающих поверхностей существенно отличается по температуре от остальных, то она учитывается и оце- нивается отдельно по величине инфракрасного излучения.

Установлены допустимые величины интенсивности теплового облучения на рабочих местах:

1) от производственных источников, нагретых до темного свечения (материалы, изделия и др.), на уровне 35 Вт/м 2 при облучении 50% и более поверхности тела, 70 Вт/м 2 - при величине облучаемой поверхности от 25 до 50%, и 100 Вт/м 2 - при облучении не более 25% поверхности тела;

2) от источников излучения, нагретых до белого и красного свечения (расплавленный металл, стекло; пламя и др.) на уровне 140 Вт/м 2 , при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Учитывая однонаправленное действие высокой температуры и инфракрасного излучения, нормативом предусмотрен более низкий допустимый температурный предел при наличии инфракрасного излучения на рабочих местах (даже соответствующего нормам), а именно температура воздуха не должна превышать оптимальных значений для теплого периода: 25 ?С (категория работы Iа), 24 ?С (Iб), 22 ?С (11а), 21 ?С (11б), 20 ?С (III). Аналогичным образом, чтобы снизить тепловую нагрузку на организм, установлены более низкие

параметры относительной влажности при температуре воздуха 25 ?С и выше (см. примечание к табл. 4.3).

Учитывая, что возможно сочетанное действие параметров микроклимата, т.е. когда один показатель может компенсировать или усиливать действие другого, рекомендуется также ориентироваться при оценке производственного микроклимата на интегральный показатель - ТНС-индекс. Допустимые величины ТНС-индекса для профилактики перегревания организма даны в табл. 4.8.

При оборудовании рабочих мест воздушными душами, что является необходимым мероприятием для профилактики перегревов при интенсивности теплового излучения свыше 140 Вт/м 2 , оценивают температуру и скорость воздушного потока, обдувающего работающего, в соответствии с МР? 5172-90 «Профилактика перегревания работающих в условиях нагревающего микроклимата» (табл. 4.4). Эти же величины приняты при проектировании вентиляции в качестве расчетных норм для воздушного душирования согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

В СанПиН 2.2.4.548-96 представлены гигиенические требования для производственных помещений, оборудованных традиционными - конвективными - системами отопления и кондиционирования воздуха. Если производственные помещения оборудованы системами лучистого обогрева, параметры микроклимата должны оцениваться в соответствии с допустимыми величинами согласно документу Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» (табл. 4.5). Регламентом предусмотрены работы средней тяжести в течение 8-часовой рабочей смены.

4.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МИКРОКЛИМАТА

НА ОРГАНИЗМ

Микроклиматические условия в производственных помещениях регламентируются соответствующими документами, однако не пред- ставляется возможным предусмотреть в них абсолютно все возникающие ситуации. Кроме того, основная гигиеническая оценка микроклимата проводится по отдельным метеорологическим показателям, что не всегда дает полное представление о возможном воздействии среды, так как сочетание этих показателей может быть самым разнообразным. В связи с этим врачу могут потребоваться уточнения и

душировании в зависимости от интенсивности инфракрасного излучения (средняя за время облучения)

Таблица 4.5. Допустимые параметры микроклимата производственных помещений, оборудованных системами лучистого обогрева

физиологические обоснования характера микроклимата и степени его воздействия на организм человека, например при определении класса и степени вредности условий труда по микроклиматическим параметрам.

Представители отдельных профессий (моряки, шахтеры и др.) вынуждены находиться в помещениях с неблагоприятными метеоро- логическими условиями, особенно при выполнении работ в районах Крайнего Севера или южных районах, и врач должен уметь оценить функциональное состояние организма, предложить мероприятия по профилактике патологических состояний.

Воздействие производственного микроклимата на самочувствие и здоровье может быть определено с помощью физиологических методов исследования по показателям, характеризующим тепловое состояние.

Тепловое состояние - это результат процессов терморегуляции. Терморегуляция представляет собой совокупность физиологических процессов, обеспечивающих соответствие между теплопродукцией и теплоотдачей организма в зависимости от колебаний микроклимата и направленных на поддержание температуры тела в определенных узких границах.

Биологические возможности человека в сохранении температурного гомеостаза ограничены. Мышечная работа вызывает у работающего человека перестройку терморегуляции за счет усиления обмена веществ и энерготрат. Напряжение процессов терморегуляции имеет место и при воздействии неблагоприятного микроклимата, приводя в определенных условиях к развитию патологических состояний (перегрева или переохлаждения).

Тепловое состояние можно оценить по субъективным (теплоощущения) и объективным показателям. К последним относятся показатели деятельности сердечно-сосудистой, дыхательной систем, газообмена. Чаще других в гигиенической практике используют показатели, которые, отражая состояние процессов терморегуляции, наиболее тесно коррелируют с теплоощущениями. Это температура тела, кожи и рассчитанные на основе этих данных «теплосодержание» и его изменение. При углубленных исследованиях проводится определение теплового баланса с учетом удельных теплопотерь: теп- лоотдачи конвекцией, излучением, испарением.

Оценка теплоощущений человека. В практике гигиенических исследований оценку теплоощущений человека проводят по 7-балль-

ной шкале. В ответ на вопросы врача о своих теплоощущениях обследуемый дает одну из следующих оценок: 1 - холодно; 2 - прохладно; 3 - слегка прохладно; 4 - комфорт; 5 - слегка тепло; 6 - тепло; 7 - жарко. Данные опроса работающих об их теплоощущениях учитываются в комплексе с результатами объективного исследования теплового состояния организма.

Измерение температуры кожи. Для этой цели используют электротермометр, инфракрасный термометр, тепломер.

Измерение температуры кожи для оценки ее динамики необходимо проводить в строго определенных точках. В производственных условиях пользуются следующими пятью точками: на лбу - точ- кой, расположенной между надбровными дугами, на 0,5 см выше их верхнего края; на груди - у верхнего края грудины; на кистях - с тыльной стороны между основаниями первых фаланг большого и указательного пальцев; на середине наружной поверхности бедра и голени. Температура кожи у одетого мужчины (комнатная и производственная одежда) при комфортных ощущениях составляет: на лбу - 33,8-34,5 ?С; на кисти - 33,1-33,6 ?С; на бедре - 33,0-33,4 ?С; на голени - 32,2-32,8 ?С.

В настоящее время в практике гигиенических исследований принято оценивать средневзвешенную температуру кожи, рассчи- тываемую в соответствии с ее величиной на отдельных участках и значимостью площади этих участков по отношении ко всей поверхности тела.

Рассчитывается средневзвешенная температура кожи (t. свк) по формуле:

В условиях комфорта в состоянии относительного покоя средневзвешенная температура кожи равна 32,8-34,2 ?С. При физической нагрузке комфортные ощущения наблюдаются при более низких зна- чениях средневзвешенных температур: при работах средней тяжести - 31,0-32,5 ?С, тяжелых работах - 30,0-31,4 ?С.

В условиях воздействия неблагоприятного микроклимата (в состоянии относительного физического покоя) ощущение «жарко» возникает при повышении средневзвешенной температуры кожи до 36 ?С и выше, а ощущение «холодно» - при 28-29 ?С.

Измерение температуры тела. Обычно температуру тела измеряют в подмышечной впадине или прямой кишке (экспериментальные условия). Используют медицинский электротермометр или специальную аппаратуру с датчиками. Продолжительность одномоментного измерения температуры тела - не менее 5 мин.

Температура тела человека в состоянии покоя при комфортных теплоощущениях составляет в среднем 36,7 ?С (подмышечная) и 37,2 ?С (ректальная).

Интенсивная физическая работа даже в оптимальных микроклиматических условиях может приводить к повышению температуры тела (ректальной) до 37,5-37,7 ?С. Изменение температуры тела под воздействием неблагоприятного микроклимата свидетельствует о напряжении процессов терморегуляции и нарушении теплового баланса. Так, предельно допустимой физиологической величиной (в состоянии покоя) является температура тела (ректальная), равная 37,5 ?С, а при охлаждении - 36,9 ?С.

Методика расчета изменения теплосодержания. «Изменение теп- лосодержания» - интегральный показатель, позволяющий косвенно судить о состоянии теплового баланса, в том числе о дефиците тепла (теплоотдача превышает теплообразование) или накоплении тепла (теплообразование превышает теплоотдачу). Получение этого показателя менее трудоемко, чем прямое определение теплонакопления (или дефицита тепла) по показателям уравнения теплового баланса. Показатель «изменение теплосодержания» рассчитывается на основании температуры тела (температуры «ядра») и средневзвешенной температуры кожи (температуры «оболочки»), методы определения которых достаточно просты и доступны.

Для расчета показателя «изменение теплосодержания» необходимо определить среднюю температуру тела по формуле:

Θ = k ? tT + (1 - k) ? t-свк,

где: Θ - средняя температура тела, ?С; tj. - температура тела (ректальная или подмышечная), ?С; ^ вк - средневзвешенная температура кожи, ?С; k - коэффициенты смешивания, отражающие долю тканей с температурой, близкой к «ядру»; (1 - k) - коэффициенты смешивания, отражающие долю тканей с температурой, близкой к «оболочке». Величину k можно определить с помощью табл. 4.6.

Таблица 4.6. Коэффициенты смешивания температуры тела (к)

при различных теплоощущениях и энерготратах человека, Вт

Затем рассчитывают теплосодержание в организме (Q) в килоджоулях или килокалориях (1 ккал = 4,186 кДж) на 1 кг по формуле:

Q = C ? Θ,

где: С - удельная теплоемкость тканей организма, равная 3,47 кДж/(?С? кг) .

Изменение теплосодержания (дефицит или накопление тепла) в организме в данных микроклиматических условиях определяется по сравнению с теплосодержанием в условиях теплового комфорта в состоянии относительного покоя при расчетных показателях температуры тела 37,2 ?С (ректальной), 36,7 ?С (подмышечной) и средневзвешенной температуре кожи 33,2 ?С.

Оптимальному тепловому состоянию организма (определяемому как комфортное) при выполнении работ средней тяжести соответс- твует средняя температура тела 35,3-35,8 ?С, изменение теплосодержания?0,87 кДж/кг (?0,2 ккал/кг).

Методика расчета прямого показателя тепловой нагрузки на организм по основному уравнению теплового баланса. Это одна из наиболее адекватных, хотя и сравнительно сложных методик гигиенической оценки микроклимата.

В основном уравнении теплового баланса учтены главные факторы, оказывающие влияние на изменение содержания тепла в орга- низме человека:

Q = M ? C ? R - E,

где: Q - тепловая нагрузка на организм (накопление или дефицит тепла); М - теплопродукция (метаболическое тепло, составляющее 67-75% от энерготрат); С - конвекционный обмен организма и окру- жающего воздуха; R - радиационный теплообмен организма с окружающей средой; Е - отдача тепла организмом испарением.

В данной формуле величины R и С могут быть отрицательными, если теплоотдача происходит путем радиации и конвекции, или положительными, если в результате теплообмена организм получает тепло указанными путями, что определяется различием между температурой кожи и температурой окружающих поверхностей (для R) или температурой кожи и температурой воздуха (для С). При температуре воздуха и окружающих поверхностей 32-35 ?С теплоотдача путем конвекции и излучения резко сокращается, при этом ведущее место в теплоотдаче занимает испарение (преимущественно пота). В случае дальнейшего повышения температуры воздуха и окружающих поверхностей организм начинает получать дополнительно тепло за счет конвекции и радиации, а потоотделение еще более возрастает.

В комфортных условиях на теплоотдачу путем конвекции и радиации приходится 70-80% всей теплоотдачи организма. При низких температурах теплоотдача путем конвекции и радиации значительно возрастает. Тепловой баланс может быть близким к нулевому, когда величина теплопродукции соответствует суммарной теплоотдаче. При величине Q в пределах?2 Вт тепловое состояние человека соответствует оптимальному. Положительная или отрицательная тепловая нагрузка (накопление или дефицит тепла) более этих величин - следствие напряжения процессов терморегуляции, а величины, пре- вышающие допустимые, - показатель развития перегрева или переохлаждения.

Оценка теплового баланса может быть проведена инструментальным и расчетным методами. Измерив конвекционную, радиационную и испарительную теплоотдачу (методы приводятся в данной главе) и теплопродукцию газометрическим методом, можно определить величину накопления или дефицита тепла.

При определении теплового баланса можно использовать также расчетный метод. Он заключается в нахождении составляющих уравнения теплового баланса с помощью таблиц и формул по показа-

телям, полученным при обследовании испытуемого (масса тела, рост, средневзвешенная температура кожи, влагопотери) и исследовании микроклимата помещения (температура, относительная влажность и скорость движения воздуха, температура окружающих поверхностей).

Важное значение имеют также измерение и оценка удельных теплопотерь, так как даже в условиях, когда тепловой баланс не нарушен, дискомфортное состояние может быть связано с перераспределением путей теплоотдачи и напряжением механизмов терморегуляции.

Для определения суммарной конвекционной и радиационной теплоотдачи применяют тепломеры.

Тепловой поток рекомендуется измерять при отсутствии видимого потоотделения на тех же участках поверхности тела, на которых измеряют температуру кожи. Данная методика применяется в основном для оценки охлаждающей или термонейтральной среды, когда данные пути теплоотдачи являются основными и по ним можно судить о напряжении процессов терморегуляции. Датчики тепломера накладывают на различные точки тела (лицо, грудь, кисть, бедро, голень), после чего снимают показания в килокалориях на 1 м 2 за 1 ч [ккал / (м 2 ? ч)]. Плотность теплового потока на каждом отдельном участке тела определяется как средняя величина не менее чем 5 измерений, выполненных последовательно через равные промежутки времени. Средневзвешенный тепловой поток рассчитывают аналогично средневзвешенной температуре кожи с использованием коэффициентов взвешивания, указанных в той же формуле:

При комфортных теплоощущениях средневзвешенный тепловой поток составляет при легкой работе 44-67 (38-59), при работе средней тяжести - 68-111 (60-96), при тяжелой работе - 112-134 (97-115) Вт/м 2 [ккал/(м 2 ? ч)].

Плотность теплового потока с поверхности тела, равная 163 Вт/м 2 , соответствует субъективному пределу переносимости холода («очень холодно»).

В некоторых случаях появляется необходимость определять радиационную теплоотдачу, так как соотношение теплоотдачи путем радиации и конвекции имеет определенное значение для создания теплового комфорта работающего. Для определения радиационного теплового баланса между поверхностью тела человека и окружающими предметами в помещении применяют дифференциальный радиометр.

При определении испарительной теплоотдачи учитывают испарение воды с поверхности кожи и легких. Соотношение потери тепла за счет испарения с поверхности легких и кожи колеблется в зависимости от температуры воздуха: при 10 ?С оно составляет 1:2, при 20 ?С - 1:3, а при 30 ?С и выше - 1:5 и более. Поэтому в условиях нагревающего микроклимата, когда испарительная теплоотдача является единственным возможным путем теплоотдачи с поверхности кожи, именно интенсивность потоотделения отражает степень напряжения процессов терморегуляции в этих условиях.

Величина потоотделения (в граммах) может быть определена методом взвешивания обследуемого (обнаженного) на точных весах. Определяются влагопотери по уменьшению массы тела за 2 или 4 ч с пересчетом на 1 ч. Используется также метод «фильтровальных тетрадок», который позволяет определить локальное потоотделение с отдельных участков кожи, а при проведении необходимых расчетов - и общее потоотделение. «Фильтровальная тетрадка» состоит из двух фильтровальных бумажек размером 4X2 см, поверх которых наложена калька такого же размера, скрепленная с подлежащими слоями (прошита на швейной машинке). Предварительно взвешенную на электроаналитических весах фильтровальную тетрадку приклеивают к определенному участку кожи тонкими полосками лейкопластыря или скотча (увеличение массы тетрадки за счет лейкопластыря не превышает 0,2 мг). Через 5 мин снимают тетрадку и сразу же взвешивают.

Средневзвешенную величину потоотделения определяют путем пересчета локальных влагопотерь, измеренных на 6 участках кожи (лоб, грудь, кисть, бедро, голень, спина) на 1 м 2 поверхности кожи по формуле:

Для определения общего потоотделения количество пота, накопившегося на 1 м 2 , умножают на площадь поверхности тела (1,6- 1,8 м 2), которую уточняют с помощью таблиц.

Испарительную теплоотдачу можно рассчитать, введя коэффициент 2,4 кДж/г (0,6 ккал/г). Влагопотери организма в комфортных условиях при относительном покое составляют примерно 50 г/ч. В условиях нагревающего микроклимата влагопотери увеличиваются в 5-10 раз. В комфортных условиях при выполнении легкой работы влагопотери достигают 100, при работе средней тяжести - до 150 и при тяжелой работе - до 180 г/ч.

4.3. КЛАССИФИКАЦИЯ УСЛОВИЙ ТРУДА ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ МИКРОКЛИМАТА

Отнесение условий труда к оптимальным или допустимым (1-й и 2-й класс) по показателям микроклимата (температуре, влажности, скорости движения воздуха, инфракрасному излучению) осуществляется в соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 для каждого отдельного параметра (см. табл. 4.2 и 4.3) или по интегральному показателю - ТНС-индексу (табл. 4.8).

При отклонении параметров микроклимата от допустимых необходимо установить степень вредности или опасности условий труда, ориентируясь на Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда».

Сначала необходимо определить характер микроклимата (охлаждающий или нагревающий) по его параметрам (или более точно по физиологическим показателям, характеризующим состояние человека), а затем проводить оценку согласно табл. 4.7.

Оценка нагревающего микроклимата. Нагревающий микроклимат - сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место нарушение теплообмена с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (>0,87 кДж/кг) и/или увеличение доли потерь тепла за счет испарения пота (>30%) в общей структуре теплового баланса, появления общих или локальных дискомфортных теплоощущений (слегка тепло, тепло, жарко).

При нагревающем микроклимате отмечается превышение допустимых пределов температуры воздуха или теплового излучения.

Степень вредности условий труда определяется в основном по показателю тепловой нагрузки среды (ТНС-индексу, интегральному показателю, отражающему сочетанное действие температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения интенсивностью до 1000 Вт/м 2).

Для оценки берется среднесменное значение ТНС-индекса. При монотонном микроклимате оно рассчитывается как среднее ариф- метическое из трех измерений, при динамичном микроклимате или в том случе, когда работа выполняется на разных рабочих местах с отличающейся по интенсивности тепловой нагрузкой, - как средневзвешенное с учетом времени. Класс условий труда по показателю ТНС-индекса устанавливают в соответствии с табл. 4.8.

Если тепловое облучение человека превышает 140 Вт/м 2 и дозу облучения 500 Вт? ч*, то условия труда оценивают как вредные, при этом класс условий труда устанавливают по наиболее выраженному показателю: ТНС-индексу (табл. 4.8) или тепловому облучению (табл. 4.7). При излучении более 1000 Вт/м 2 степень вредности нагревающего микроклимата устанавливают по интенсивности инфракрасного излучения (средневзвешенная во времени величина за смену с учетом периодов, когда излучения нет).

Рабочие места на открытой территории в теплый период оценивают по ТНС-индексу, измеренному в полдень при отсутствии облач- ности, в соответствии с табл. 4.8.

В случае занятости работника как в помещении, так и на открытой территории в теплый период года оценка проводится по среднесменной величине ТНС-индекса, рассчитанной как средневзвешенная с учетом времени пребывания на разных рабочих местах.

Оценка охлаждающего микроклимата. Охлаждающий микроклимат - сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место превышение суммарной теплоотдачи в окружающую среду над величиной теплопродукции организма, приводящее к образованию общего и/или локального дефицита тепла в теле человека (>0,87 кДж/кг). Если температура воздуха рабочего места в помещении ниже допустимых пределов, то такой микроклимат относится

Экспозиционная доза облучения (Вт? ч) определяется как произведение интенсивности теплового облучения (Вт/м 2) на облучаемую поверхность тела (м 2) и на продолжительность облучения за рабочую смену (ч).

Таблица 4.7. Классы условий труда по показателям микроклимата для рабочих помещений

Окончание табл. 4.7

Таблица 4.8. Классы условий труда по показателю ТНС-индекса в?С (верхняя граница) для

производственных помещений с нагревающим микроклиматом независимо от периода года и открытых территорий в теплый период года

к охлаждающему. Высокая скорость движения воздуха усиливает охлаждающий эффект. Степень вредности условий труда при работе в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом определяется по показателю температуры воздуха (среднесменной) по табл. 4.9. В таблице приведена температура воздуха применительно к оптимальным величинам скорости его движения (по СанПиН 2.2.4.548-96). Поэтому при более высоких скоростях его движения на рабочем месте температуру воздуха, приведенную в табл. 4.9, следует повысить согласно примечанию.

Для работающих в помещениях с охлаждающим микроклиматом и при наличии источников теплового облучения класс условий труда устанавливается по показателю «тепловое облучение» (табл. 4.7), если его интенсивность выше 140 Вт/м 2 .

Класс условий труда при работе на открытой территории в холодный период года или в неотапливаемых помещениях может быть определен согласно табл. 8-11, представленным в Руководстве Р 2.2.2006-05. В них приведены средние зимние температуры при наиболее вероятной скорости ветра в каждом из климатических регионов. Последний объединяет территории, имеющие сходные метеорологические условия, соответственно которым рабочие бесплатно обеспечиваются комплектом СИЗ (одежда, обувь и др.), отвечающим необходимым требованиям к термоизоляции. При температуре воздуха -40 ?С и ниже необходима защита органов дыхания и лица.

В табл. 4.10 даны в качестве примера классы условий труда по показателю температуры воздуха для открытых территорий в зимний период года применительно к категории работ 11а - 11б. В числителе дана температура воздуха при отсутствии регламентированных перерывов на обогрев, в знаменателе - при регламентированных перерывах на обогрев (не более чем через 2 ч пребывания на открытом воздухе).

Оценка условий труда при работе в течение смены в различном (охлаждающем и нагревающем) микроклимате. Если в течение смены производственная деятельность работника осуществляется в различном микроклимате (нагревающем и охлаждающем), следует оценить его раздельно, установив класс условий труда, а затем рас- считать средневзвешенную во времени величину.

Пример. Транспортировщик периодически выполняет работу в цехе и в складском помещении. По интенсивности энерготрат работа относится к категории 11а.

Хронометражными исследованиями устанавливают, что время нахождения его в цехе - 6 ч, на складе - 2 ч. Исследования проводились в холодный период года.

При измерении параметров микроклимата в цехе температура воздуха и окружающих поверхностей превышают допустимые (относительная влажность и скорость движения воздуха в пределах допустимых значений), т.е. микроклимат нагревающий. Для определения степени вредности условий труда рассчитывают среднесменное значение ТНС-индекса, которое в дан- ном случае равно 26,0 ?С, сравнивают с данными табл. 4.8. Класс условий труда - вредный 2-й степени (3.2).

При измерении параметров микроклимата в складском отапливаемом помещении установлено, что температура воздуха, равная 9 ?С (среднесменная), меньше нижних границ допустимых величин (микроклимат охлаждающий), а по табл. 4.9 условия труда оцениваются как вредные 4-й степени (3.4).

Рассчитывают средневзвешенную величину степени вредности условий труда за смену, умножая время занятости в рассмотренных условиях на условно принятый коэффициент: для класса 1 условий труда - 1, для класса 2 условий труда - 2, для класса 3.1 условий труда - 3; для класса 3.2 условий труда - 4; для класса 3.3. условий труда - 5; для класса 3.4 условий труда - 6; для 4 класса условий труда - 7.

В нашем примере: (6 ч? 4 + 2 ч? 6) : 8 ч = 4,5, т.е. степень вредности - между классами 3.2 и 3.3. Так как организм работника подвергается действию температурного перепада, то степень вредности округляют в большую сторону. Таким образом, условия труда транспортировщика по показателям микроклимата отнесены к классу 3.3.

4.4. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОЗДОРОВЛЕНИЮ УСЛОВИЙ ТРУДА

Если при обследовании предприятия будет выяснено, что метеорологические условия не соответствуют нормативам, то санитарным врачом должны быть разработаны и предложены администрации мероприятия по оздоровлению условий труда в следующих направлениях: совершенствование технологических процессов с учетом гигиенических требований, снижение интенсивности тепловых

Таблица 4.9. Классы условий труда по показателю температуры воздуха (?С, нижняя граница) при работе

в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом

Примечание. При увеличении скорости движения воздуха на 0,1 м/с от оптимальной (по СанПиН «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений») температура воздуха должна быть увеличена на 0,2 ?С.

Таблица 4.10. Классы условий труда по показателю температуры воздуха, ?С, (нижняя граница)

для открытых территорий в зимний период года применительно к категории работ Па - Пб.

Таблица 4.11. Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха выше допустимых величин

Таблица 4.12. Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха ниже допустимых величин

Таблица 4.13. Рекомендуемая продолжительность инфракрасного облучения

излучений, тепловыделений, влаговыделений от оборудования путем его герметизации, термо-, влагоизоляции, экранирования, устройства местных отсосов и т.п.; совершенствование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, организации физиологически обоснованных режимов труда и отдыха, питьевого режима, обеспечение работающих индивидуальными средствами защиты. При этом руководством для врача могут служить «Профилактика перегревания работающих в условиях нагревающего микроклимата» МР? 5172-90, «Санитарные правила для предприятий черной металлургии» ? 2527-82 и др.

В соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 в целях защиты от возможного перегревания или переохлаждения работающих время пребывания на рабочих местах (непрерывно или суммарно за рабочую смену), не отвечающих допустимым величинам по показателям температуры воздуха, должно быть ограничено (табл. 4.11 и 4.12), при этом среднесменная температура воздуха за 8 ч смены, когда люди находятся на рабочих местах и в местах отдыха, не должна выходить за пределы регламентированных допустимых величин для соответствующих категорий работ (см. табл. 4.3).

Во избежание чрезмерного (опасного) общего перегревания и локального повреждения (ожог) даже при использовании стандарт- ных СИЗ должна быть ограничена продолжительность непрерывного инфракрасного облучения человека (площадь облучаемой поверхности до 25%) согласно МР? 5172-90 (табл. 4.13).

Интенсивность теплового излучения (Вт/м 2) определяется с помощью измерителя плотности теплового потока ИПП–2.

Измеритель ИПП-2 предназначен для измерений по ГОСТ 25380-82 интенсивности теплового потока, проходящего через обмуровку и теплоизоляцию энергообъектов. В комплект с прибором входит преобразователь плотности теплового потока с датчиком на пружине ПТП–Х–П (рис. 3а) и зонд для измерения температуры поверхности (рис. 3б).

Рис. 3.3а. Зонд для измерения плотности теплового потока

с пружиной (ПТП-Х-П)

Рис. 3.3б. Зонд для измерения температуры поверхности

Конструктивно прибор ИПП-2 (рисунок 4) выполнен в пластмассовом корпусе. На передней панели блока располагаются кнопки В и », а на боковой поверхности располагаются разъёмы для подключения прибора к компьютеру и сетевого адаптера. На верхней панели расположен разъем для подключения первичного преобразователя плотности теплового потока или температуры.

Рис. 3.4. Внешний вид прибора ИПП-2:

1 – индикация режимов работы аккумулятора; 2 – индикация нарушения порогов; 3 – кнопка » ; 4 – кнопка В; 5 – разъём подключения первичного преобразователя; 6 – светодиодный четырехразрядный семисегментный индикатор; 7 – разъем для подключения к компьютеру; 8 – разъем для подключения сетевого адаптера

Функционирование прибора осуществляется в одном из режимов: РАБОТА и НАСТРОЙКА.

Режим РАБОТА. Является основным эксплуатационным режимом. В данном режиме производится циклическое измерение выбранного параметра. Кратковременным нажатием кнопки » осуществляется переход между режимами измерения плотности теплового потока и температуры, а также индикации заряда аккумуляторов в процентах 0...100%. Нажатием кнопки » в течение двух секунд осуществляется переход прибора в режим «SLEEP», в этом режиме прибор гасит светодиодную индикацию, но продолжает измерения температуры и запись статистики. Выход из режима «SLEEP» производится нажатием любой кнопки. Нажатием кнопки В в течение двух секунд осуществляется переход прибора в режим НАСТРОЙКА. Кратковременное нажатие кнопки В выключает/включает прибор. В выключенном состоянии прибор прекращает измерения и запись автоматической статистики, при этом все настройки работы прибора и часов реального времени сохраняются. В режиме РАБОТА прибор может производить периодическую автоматическую запись измеренных значений в энергонезависимую память с привязкой ко времени. Схема режима РАБОТА приведена на рисунке 5.

Рис. 3.5. Схема режима РАБОТА

Светодиодная индикация в режиме РАБОТА. Светодиод 1 (рис. 3.4) характеризует состояние аккумуляторной батареи. В режиме заряда при подключенном сетевом адаптере светодиод горит постоянно до состояния 100% зарядки, затем гаснет. В режиме работы с отключенным сетевым адаптером светодиод погашен, и в случае если батарея заряжена менее чем на 10%. Светодиод 2 (рис. 3.4) миганием информирует о нарушении порогов. В режиме «SLEEP» мигает точка в четвертом разряде семисегментного индикатора.

Режим НАСТРОЙКА. Предназначен для задания и записи в энергонезависимую память прибора требуемых при эксплуатации рабочих параметров измерения. Заданные значения параметров сохраняются в памяти прибора при отсутствии питания (исключение составляют дата/время). Общая схема режима НАСТРОЙКА приведена на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Общая схема работы режима НАСТРОЙКИ

Данный режим позволяет настроить два порога, имеющиеся в приборе, по одному на каждый параметр. Пороги - это верхняя или нижняя границы допустимого изменения соответствующей величины. При превышении измеряемой температуры верхнего порогового значения или снижении ниже нижнего порогового значения прибор обнаруживает это событие и на индикаторе загорается светодиод 2 (рис. 3.4). Нарушение порогов также сопровождается звуковым сигналом.