Научно-образовательный портал
2FJ.RU

Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека

Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА НА САМОЧУВСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА

ВВЕДЕНИЕ

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Например, понижение температуры и повышение скорости движения воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма. Повышение скорости движения воздуха ухудшает самочувствие, так как способствует усилению конвективного теплообмена и процессу теплоотдачи при испарении пота.

При повышении температуры воздуха возникают обратные явления. Исследователями установлено, что при температуре воздуха более 300С работоспособность человека начинает падать. Для человека определены максимальные температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Существенное значение имеет равномерность температуры. Вертикальный градиент не должен выходить за пределы 5 0 С.

Переносимость человеком температуры, как и его теплоощущение, в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела.

Недостаточная влажность воздуха также может оказаться неблагоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания, а затем и загрязнение болезнетворными микроорганизмами. Поэтому при длительном пребывании людей в закрытых помещениях рекомендуется ограничиваться относительной влажностью в пределах 30…70%.

РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВНУТРЕННЕГО ВОЗДУХА

Параметры внутреннего воздуха должны удовлетворять гигиеническим и технологическим требованиям. Метеорологические условия воздушной среды в рабочей зоне производственных помещений, исходя из гигиенических требований, регламентированы ГОСТ 12.1.005-76 «Воздух рабочей зоны». За рабочую зону принимается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или временного пребывания работающих.

Параметры воздушной среды в обслуживаемой зоне помещений жилых и общественных зданий и вспомогательных зданий промышленных предприятий регламентированы СНиП II-33-75.

Нормы устанавливают оптимальные и допустимые микроклиматические условия в помещениях в зависимости от категории выполняемой работы и избытков явного тепла для холодного, переходного и теплого периодов года.

Оптимальные микроклиматические условия - сочетание параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения реакций терморегуляции.

Допустимые микроклиматическuе условия - сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызывать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма и напряжение реакций терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей человека.

В производственных помещениях необходимо периодически контролировать параметры микроклимата. Осуществляют это с помощью ряда контрольно-измерительных приборов (термометров, психрометров, гигрографов, анемометров).

Термометры и психрометры Августа устанавливаются в цехах на стенах или колоннах. При особо точных измерениях применяют портативный аспирационный психрометр Ассмана, шарики термометров которого находятся в потоке воздуха, движущегося с постоянной скоростью.

При контроле параметров микроклимата наряду с объективными данными замеров следует вести учет (запись) субъективных ощущений работающих: теплоощущений, ощущений движения и влажности воздуха, удобства одежды, условий труда и общую личную оценку. Анализ получаемых таким образом данных позволяет разрабатывать меры по созданию метеорологических параметров воздушной среды в производственных помещениях, обеспечивающих комфортность среды

Допустимые и оптимальные параметры микроклиматических условий для работ категории II согласно ГОСТ 12.1.005-76 приведены в табл. 1.

В производственных помещениях, в которых по условиям технологии требуется искусственное поддержание постоянных температуры или температуры и относительной влажности воздуха, допускается во все периоды года принимать температуру и относительную влажность воздуха в пределах оптимальных параметров (+ 20С, но не более 250С) для теплого и холодного периодов года по данной категории работ и характеристике производственного помещения.

Таблица 1.

В числителе приведены данные для категории работ IIа, в знаменателе - для категории работ IIб.

НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ОТОПЛЕНИЯ

Вентиляция предназначена для поддержания в помещении параметров воздушной среды, удовлетворяющих гигиеническим и технологическим требованиям, т. е. обеспечивающих хорошее самочувствие, работоспособность и сохранение здоровья людей, и нормальное протекание технологического процесса.

Под системой вентиляции понимают комплекс устройств, способствующих удалению из помещений вредных выделений и снабжению помещений чистым воздухом с целью поддержания в них состояния воздуха, отвечающего требованиям санитарных норм.

В помещениях различного назначения необходимо поддерживать на постоянном уровне параметры воздушной среды, благоприятные для человека и технологического процесса, независимо от изменения внешних атмосферных условий и режима выделения влаги, вредных паров, газов и др.

Процесс создания и поддержания определенных параметров воздушной среды, не зависящих от внешних параметров воздуха, называется кондиционированием. Кондиционирование является разновидностью вентиляции, высшей ступенью ее развития и отличается более полной обработкой воздуха.

Комплекс технических средств и устройств для приготовления воздуха с заданными параметрами и поддержания в помещении оптимального или заданного состояния воздушной среды (независимо от изменения внешних и внутренних факторов) называется системой кондиционирования воздуха. Система кондиционирования позволяет автоматически поддерживать заданные температуру, влажность, подвижность воздуха, его чистоту, газовый состав, содержание легких и тяжелых ионов, а в ряде случаев и определенное барометрическое давление.

Отопление предназначено для возмещения потерь тепла через строительные ограждения помещений в холодный период года и поддержания в них необходимой температуры воздуха.

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА

Атмосферный воздух состоит из сухой части и некоторого количества водяных паров, поэтому его называют влажным воздухом. В состав сухой части воздуха входят (% по массе): азот 75,5, кислород 23,1, углекислота 0,05 и инертные газы 1,3, а также незначительное количество водорода и озона. С достаточной для технических расчетов точностью можно считать, что влажный воздух подчиняется всем законам смеси идеальных газов.

Состояние воздуха характеризуется давлением, температурой, плотностью, влажностью, влагосодержанием и энтальпией.

Влажность. Абсолютной влажностью влажного воздуха называется отношение массы водяного пара Мп (г) к объему V (м3) влажного воздуха. По закону Дальтона объем влажного воздуха равен объему водяных паров, поэтому абсолютная влажность воздуха в 1000 раз больше плотности водяных паров и может быть записана как

wп = 1000Мп/V = 1000рг,

где wп - абсолютная влажность воздуха, г/м3.

Если воздух насыщать водяными парами, то при определенной температуре наступит предел насыщения. Абсолютная влажность воздуха при полном насыщении называется влагоемкостью и обозначается w нас.

Относительной влажностью воздуха называется отношение абсолютной влажности воздуха к влагоемкости при той же температуре:

ц = wп/wнас = Рп/Рнас.

Используя уравнение состояния газа (2.3), можно представить

Рп = pn/(RnT) и Рнас = рнас/(RпТ) .

Тогда

ц = Рп/ Рнас , (2.7)

Рнас = f(t) . (2.8)

Следовательно, относительную влажность воздуха можно рассматривать как отношение парциальных давлений водяных и насыщенных паров при той же температуре.

Влагосодержанием называется масса водяного пара во влажном воздухе, приходящаяся на единицу массы сухой его части:

d = 1000Мп/ Мв,

где d - влагосодержание, г/кг; м п - масса водяного пара, кг; М в - масса сухой части воздуха, кг.

Учитывая, что объемы пара и сухой части воздуха одинаковы, можно написать

d = 1000рп/рв, (2.9)

Подставив в формулу (2.9) значения РВ (2.4) и (2.5), получим и РП согласно формулам

d = 1000Rв рп /(Rп рв) .

Зная, что Rв = 287 кДж/(кг*К) и Rп = 460 кДж/(кг· К), получаем d = 623 Рп/Рв. Используя выражения (2.1) и (2.7), можно записать

d=623цРнас/(Рб - цРнас) . (2.10)

ШВЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Рассмотрим процессы обработки в системах кондиционирования воздуха для создания требуемых параметров воздушной среды в рабочей зоне на швейной фабрике, находящейся в г. Москве на 56° с.ш. Рассматриваемый цех расположен на третьем этаже пятиэтажного здания. Его ширина 24 м, длина 48 м, высота 2 м, площадь пола 1152 м2 и объем помещений этажа 4838,4 м3.

Таблица 1 Технологическое оборудование швейного цеха

Общее количество одновременно занятых рабочих Пл = 151 человек.

Наружные стены состоят из глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе и толщиной 51 см.

Световые проемы выполнены в деревянных раздельных переплетах размером 2,5х4,5 м, c сопротивлением теплопередаче 0,42 м20С/Вт. Hа восток ориентированы остекленные поверхности площадью 78,75 м2 и на запад - 78,75 м2. Общая площадь заполнений световых проемов 157,5 м2.

Характеристика технологического оборудования приведена в табл. 1.

Уравнение теплового баланса для летнего периода года

Общее количество теплопоступлений для теплого периода года

Удельная тепловая нагрузка в швейном цехе составит

Влаговыделения от людей составляет 102 г/ч, или 0,102 кг/ч

Влаговыделения от оборудования ВТО - прессов и утюгов

где Wпр.1 - количество влаги, выделяемой одним прессом (поз. 11,15,16.,

табл. 1), равняется 1,4 кг/ч, и поз. 12,14 - 0,2 кг/ч;

уп.1 - количество влаги, выделяемой одним утюгом, - 0,5 кг/ч;

и - количество прессов и утюгов.

Общее влаговыделение оборудованием составит

Суммарные влаговыделения в швейном цехе будет

Процесс обработки воздуха в тепловое время года для швейного цеха.

Связующий эффект составит:

- по теплу

- по влаге -

Необходимый воздухообмен определяется по двум вредным выделениям:

По теплу,

По влаге,

Таблица 2 Параметры воздуха для тёплого периода года

К расчёту принимаем большую величину и определяем объёмное количество воздуха

Кратность воздухообмена по теплу

Так как кратность воздухообмена велика (17,9 1/ч), то перед подачей в цех воздух необходимо охлаждать путем адиабатического увлажнения в оросительной камере кондиционера - процесс НК; точку K получим на пересечении адиабаты ??н - cоnst и относительной влажности ц к = 90%. C параметрами точки K приточный воздух поступает в цех, где поглощает тепло и влагу цеха - процесс КЦ1.

Массовое количество воздуха

по теплукг/ч

по влаге

Объемное количество воздуха

м3/ч

Кратность воздухообмена в швейном цехе

1 /ч,

что отвечает требованиям, предъявляемым к швейным цехам.

Таким образом, принимаем в теплое время года подачу воздуха в цех с предварительным охлаждением в оросительной камере.

Уравнение теплового баланса для холодного периода года

Составим уравнение теплового баланса для холодного периода года. Тепловыделения в холодное время года

= 36941 + 15100 + 46080 = 98121 Bт

Суммарные тепловые потери в швейном цехе определяем c учетом удельной тепловой характеристики здания. B типовых многоэтажных зданиях швейных обувных предприятии удельная тепловая характеристика для цехов, расположенных на последнем этаже, колеблется от 0,24 до 0,35 Вт/мз 0С и для цехов, находящихся между первым и последним этажом, - от 0,14 до 0,2 Вт/мз °С.

Для швейного цеха на третьем этаже пятиэтажного здания примем qп.х = 0,17 Вт/мз °C.

Производственный цех в холодный период характеризуется избыточным количеством тепла

Для холодного времени года принимаем следующие параметры:

- По наружному воздухуtн=26°Сiн= -25,3 кДж/кг;

- По внутреннему воздуху tв = 22°Сцв = 60%;

- Теплоизбытки = 58543,3 Вт

- Влаговыделения W = 36,4 кг/ч

Угловой масштаб вентиляционного процесса в цехе:

3,6 : W = 58543,3 3,6 : 36,4 = 5790 кДж/кг

Производительность вентиляционной системы принимаем как для теплого периода года

Lx = Lm= 50555,5 мз/ч

Вентиляция осуществляется наружным, предварительно обработанным воздухом (процесс происходит без рециркуляции).

Определим влагосодержание воздуха, выходящего из кондиционера и поступающего в цех. Для этого из уравнения

находим связующий эффект по влаге:

0,6 г/кг;

Точку K, характеризующую состояние воздуха, выходящего из кондиционера и поступающего в цех, находим на пересечении влагосодержания этой точки dк= dц -?dц и процесса изменения состояния воздуха в цехе, проведенного из точки Ц параллельно лучу углового масштаба, K - Ц II ОЕх.

=9,8-0,6=9,2 г/кг

Сравнивая теплосодержание и влагосодержание точек H и K, замечаем необходимость подогрева и увлажнения наружного воздуха для достижения им параметров точки K. Положение конечной точки подогрева наружного воздуха определяется пересечением линии процесса нагрева H-П при dн = dп - cоnst и изоэнтальпического увлажнения П-К при ??к =??п - cоnst.

Расход тепла на подогрев

0,278 = 60666,6 68,3 0,278 = 1151190,1 Вт

где - = 43-(-25,3) =68,3 кДж/ч

Полученную производительность системы вентиляции по теплому времени года Lm, мз/ч для выбора кондиционера следует увеличить на 10% c учетом расширения производства или возможного наращивания установленной мощности технологического оборудования:

Lконд = Lm + 0,1 Lm = 50555,5 + 0,1 50555,5 = 55611 мз/ч

где Lконд - производительность, по которой будет выбиратьcя кондиционер, мз/ч. По полученной производительности 55611 мз/ч подбираем кондиционер. Принимаем кондиционер КЦКП-63 (табл. 3.)

Таблица 3.

ЛИТЕРАТУРА

1.В.Н. Талиева, «Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха на текстильных предприятиях», Москва, 1985 год.

2.П.Н. Умняков, «Основы расчёта и прогнозирования теплового комфорта и экологической безопасности на предприятиях текстильной и лёгкой промышленности», Москва, 2003 год.

3.В.А.Кравец, «Безопасность жизнедеятельности в лёгкой промышленности», Москва, 2006 год.