Jurik-Phys.Net

~ Простота и ясность ~

Инструменты пользователя

Инструменты сайта


Боковая панель

Категории

Контакты

Поддержать проект


lifesafety:factory:air

Воздух рабочей зоны

Основные характеристики

  1. Температура, $t\,^\text{o}\text{C}$.
  2. Относительная влажность, $\varphi \ \%$.
  3. Подвижность воздуха, $V \text{м\c}$.
  4. Плотность теплового потока, $q\ \text{Вт/м}^2$.
  5. Атмосферное давление, $P \ \text{Па}$.
  6. Индекс тепловой нагрузки среды, $\text{ТНС}\,^\text{o}\text{C}$.
  7. Концентрация вредных веществ, $С \ \text{мг/м}^3$.

Теплообмен человека с окружающей средой

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Её количество зависит от различных параметров и лежит в диапазоне от 85 Вт до 500 Вт и более.

  • При этом организму для жизнедеятельности необходимо поддерживать постоянство внутренней среды (гомеостаз).
  • Интегральный показатель - средняя температура тела, которая в норме равна $36,5\ ^\text{o}\text{C}$. Минимальная не смертельная температура внутренних органов - $25,5\ ^\text{o}\text{C}$, максимальная $43\ ^\text{o}\text{C}$.

Тепловое самочувствие человека

В зависимости от соотношения теплоты выделяемой человеком $Q_\text{выд}$ и поглощаемой окружающей средой $Q_\text{погл}$ тепловое самочувствие человека может быть существенно различным:

  • При $Q_\text{выд} = Q_\tetx{погл}$ тепловое самочувствие «нормальное».
  • При $Q_\text{выд} > Q_\tetx{погл}$ тепловое самочувствие характеризуется понятием «жарко».
    К слову, полная теплоизоляция человека, находящегося в состоянии покоя приведёт к повышению температуры через 1 час на 1 - 2 $^\text{o}\text{C}$. Теплоизоляция человека, производящего работу средней тяжести - на 5 $^\text{o}\text{C}$ за 1 час.
  • При $Q_\text{выд} < Q_\tetx{погл}$ тепловое самочувствие характеризуется понятием «холодно».

Способы теплообмена человека с окружающей средой

Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется следующими способами:

  1. Конвекцией $Q_\text{конв}$ - за счёт омывания тела потоками воздуха.
  2. Теплопроводностью $Q_\text{т}$ - при прикосновении к объектам иной температуры.
  3. Излучением на окружающие поверхности $Q_\text{л}$.
  4. Тепломассообменом при испарении пота $Q_\text{п}$ и дыхании $Q_\text{дых}$.

Терморегуляция человека

  • Биохимический метод состоит в изменении интенсивности окислительных процессов в организме.
  • Изменение характера кровообращения за счёт сужения и расширения сосудов поверхности тела (оболочки) и внутренних органов (ядра). Тем самым происходит перераспределение теплоносителя (крови) в требуемом направлении.
  • Изменение интенсивности потоотделения.
    Вклад данного метода терморегуляции растёт с повышением температуры окружающей среды. Интенсивность теплоотдачи данным методом может составлять от 15 % до 110% от тепловыделения организма.

    В целом, величина потоотделения изменяется в широком диапазоне, в зависимости от напряжённости труда и параметров микроклимата. Например, при $t = 30 \, ^\text{o}\text{C}$ у человека не занятого физическим трудом влаговыделение составляет 2 гр./мин; при выполнении тяжёлой работы оно может увеличиться до 9,5 гр./мин и более.

    При этом эффективность потоотделения зависит от температуры, влажности и подвижности воздушных масс. Так при повышении влажности воздуха до 80% и более эффективность потоотделения резко падает, что вызывает его усиленное выделение. Данное явление получило название «проливной пот», характеризующееся значительным изнурением организма из-за потери значительного количества солей и влаги, а также недостаточной теплоотдачи. С связи с этим, на предприятиях с высокой температурой на рабочих местах, для профилактики нарушения водно солевого баланса в цехах ставят баки с подсолёной, а лучше минеральной водой.

Терморегуляция человека происходит всеми способами одновременно. По характеру самочувствия человека для параметров микроклимата выделяют оптимальные и допустимые условия труда:

  • оптимальные условия характеризуются отсутствием неприятных ощущений и напряжённости системы регуляции.
  • для допустимых условий характерно наличие незначительного дискомфорта, не приводящего к каким-либо последствиям для здоровья.

Нормирование параметров микроклимата

Согласно нормативным документам, каждый компонент микроклимата нормируется независимо: температура, относительная влажность, подвижность воздуха.

Нормирование происходит в зависимости от:

  • периода года. Тёплый, холодный период определяется исходя из среднесуточной температуры в течение нескольких дней;
  • категории работ по энергозатратам. Выделяют три основных группы (I,II,II).

Инфракрасное излучение

Виды и воздействие на человека

Инфракрасным называется электромагнитное излучение с длинной волны $\lambda$ от 0,76 до 1000 мкм. Основное воздействие на человека - тепловое. Данное воздействие может проявляться в нарушении работы сердечно-сосудистой и нервной системы.

ИК-излучение можно разделить на два основных вида:

  • коротковолновое излучение характерно высоко нагретым телам, обладающее значительной проникающей способностью, в следствии чего проникает глубоко внутрь организма и вызывает нарушение работы внутренних органов.
  • длинноволновое излучение характерно слабо нагретым (до 500 $^\text{o}\text{C}$) телам, обладает незначительной проникающей способностью (несколько миллиметров), а потом задерживается поверхностью кожи, вызывает ожоги поверхности кожи.

Нормирование ИК-излучения

Предельно допустимые значения тепловых потоков на рабочем месте, согласно нормативным документам, определяются:

  • временем облучения;
  • площадью поверхности облучения.

Например, максимальный тепловой поток 140 $\text{Вт/м}^2$ допустим при площади облучения не более 25% поверхности тела человека.

Защита от теплового излучения

К основным методам защиты от воздействия теплового излучения можно отнести следующие:

  • Снижение интенсивности излучения источника.
  • Применение коллективных средств защиты, например, экранирование.
  • Использование СИЗ (средств индивидуальной защиты) таких, как очки, костюмы и т.д.
  • Создание воздушных душей и оазисов.
  • Изменение режима труда.

Вредные вещества

Оценка воздействия

В настоящее время в промышленности и сельском хозяйстве используется несколько десятков тысяч веществ, оказывающих вредное воздействие на человека.

При этом в РФ предельно допустимые концентрации (ПДК) установлены примерно для 3500 различных веществ.

Предельно допустимой концентрацией называется такая концентрация вещества, которая при ежедневном восьми часовом воздействии на протяжении всего стажа не приводит к развитию профессиональных заболеваний или другим изменениям здоровья, фиксируемым современными методами, как у работника, так и у его потомства.

Вредным называется вещество, которое при контакте с организмом человека может вызывать травмы, заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе контакта с ними, так и в отдалённые сроки жизни настоящего и последующих поколений.

В промышленности вредные вещества могут попадать в организм через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожу. Однако поступление через лёгкие является основным. Этот путь характеризуется повышенной опасностью т.к., вредные вещества поступают непосредственно в кровь и разносятся по всему организму.

В общей своей массе вредные вещества обладают общими поражающими свойствами, но для каждого органа и ткани существуют и специфичные токсины.

Оценка воздействия вредных веществ характеризуется следующими величинами:

  • Среднесменная предельно допустимая концентрация $(\text{ПДК}_\text{сс})$ - средняя концентрация, полученная при непрерывном или прерывистом отборе проб воздуха при суммарном времени, равном не менее 75% продолжительности рабочей смены.
    $\text{ПДК}_\text{сс}$ необходима для расчета индивидуальной экспозиции, выявления связи изменений состояния здоровья работающих с их профессиональной деятельностью. При этом учитывается верхний предел колебаний концентраций (максимальные концентрации).
    По определению:

    $$\text{ПДК}_\text{сс} = \sum_{i=1}^{n} C_i\tau_i^{*} \text{, где } \tau_i^{*} = \frac{\tau_i}{T_{\text{смены}}}.$$

    Здесь $n$ - число временных интервалов с различной концентрацией вредного вещества; $C_i, \text{ мг/м}^3$ - концентрация вредного вещества на $i$-ом интервале времени; $T_\text{смены}, \text{ ч}$ - длительность смены.

  • Максимальная предельно допустимая концентрация $(\text{ПДК}_\text{м})$ - максимальная концентрация, возникающая при ведении технологического процесса, усредненная при отборе проб за промежуток времени, равный 15 минутам.
  • Максимальная предельно допустимая концентрация веществ опасных для развития острого отравления (с остронаправленным механизмом действия, раздражающие вещества) $(\text{ПДК}_\text{мо})$ - максимальная концентрация, которая должна быть измерена за возможно более короткий промежуток времени, как это позволяет метод определения данного вещества.
  • Вещества с остронаправленным механизмом действия - это вещества, опасные для развития острого отравления при кратковременном воздействии вследствие выраженных особенностей механизма действия: гемолитические, антиферментные, угнетающие дыхательный и сосудодвигательные центры и др.

В случае, когда на рабочем месте присутствуют вещества однонаправленного действия т.е., когда компоненты смеси оказывают влияние на одни и те же системы организма, для гигиенической оценки воздушной среды используют уравнение вида:

$$ \frac{C_1}{\text{ПДК}_1} + \frac{C_2}{\text{ПДК}_2} + \cdots + \frac{C_n}{\text{ПДК}_n} \leq 1,$$

где $C_1$, $C_2$, … , $C_n$ - концентрации каждого вещества в воздухе, $\text{мг/м}^3$; $\text{ПДК}_1$, $\text{ПДК}_2$, …, $\text{ПДК}_n$ - предельно допустимые концентрации этих веществ, $\text{мг/м}^3$.

Методы защиты

К основным способам защиты от воздействия вредных веществ можно отнести:

  • уменьшение объёмов выбросов вредных веществ в воздух рабочей зоны;
  • замена вредного вещества менее токсичным аналогом. Примером может служить замена масла в системах регулирования турбоагрегатов на специальную жидкость ОМТИ;
  • уменьшение времени пребывания персонала в помещениях или зонах с повышенной концентрацией вредных веществ, применение дистанционного управления технологическим процессом;
  • применение СИЗ таких, как ватно-марлевая повязка, респиратор, фильтрующий противогаз, изолириующий противогаз.
    Основным элементом фильтрующего противогаза является коробка с веществом - адсорбентом. Продолжительность защитного действия противогаза ограничена. В зависимости от вредных веществ используются разные типы фильтрующих коробок, различающихся маркировкой. Для исключения ошибочного применения фильтрующих противогазов, фильтрующие коробки, защищающие от различных веществ, следует хранить в отдельных ящиках с указанием вида вредного вещества. Также следует регистрировать продолжительность применения каждой коробки, желательно с указанием концентрации вредного вещества;
  • использование вентиляции производственных помещений.

Вентиляция рабочей зоны

В соответствии с санитарными нормами все производственные помещения должны вентилироваться.

Вентиляция - обмен воздуха в помещении для поглощения избытков теплоты, выделяющихся паров, газов, пыли с целью поддержания параметров микроклимата на допустимом уровне при средней необеспеченности этих параметров микроклимата не более 400 часов в году.

Классификация систем вентиляции

I. По способу перемещения воздуха

  • Естественная вентиляция - перемещение воздуха происходит за счёт разности температур и плотностей воздуха внутри и снаружи помещения, а также ветрового давления.
    • Назначение. Удаление избытка $CO_2$ и приток свежего воздуха.
    • Достоинства. Экологичность и бесшумность.
    • Недостатки. Непостоянный и малый воздухообмен.
    • Область применения. Помещения в которых отсутствуют мощные источники вредных веществ.
  • Механическая вентиляция - перемещение воздуха происходит за счёт разности давления, создаваемой вентилятором или эжектором.
    • Достоинства. Обеспечение стабильного воздухообмена любой кратности.
    • Недостатки. Высокая стоимость строительства и эксплуатации.
    • Область применения. Помещения с выраженным избытком вредных веществ, тепла и т.д.

II. По рабочему объёму

  • Местная вентиляция функционирует на определённом рабочем месте, на месте выделения вредных веществ и т.д.
    • Приточная, обеспечивающая приток чистого воздуха.
    • Вытяжная, обеспечивающая удаление загрязнённого воздуха из рабочей зоны.
  • Общеобменная вентиляция предусматривается для создания одинаковых условий и параметров воздушной среды во всём объёме помещения, когда вредные вещества распространяютс по всему объёму помещения и нет возможности или необходимости их уловить в месте образования.

III. По способу подачи и удаления воздуха в помещение

  • Приточная вентиляция. Применяется для поддержания параметров микроклимата в более чистых помещениях чем соседние.
  • Вытяжная вентиляция. Характерна для помещений с краткосрочным пребыванием людей. Помещения более грязные в сравнении с соседними.
  • Приточно-вытяжные.
  • С частичной рециркуляцией воздуха.
  • С полной рециркуляцией воздуха.

Основные характеристики

Расход вытяжной вентиляции

Расход вытяжной вентиляции $L$, $\text{м}^3\text{/ч}$ определяется исходя из следующих критериев:

Выделение вредных веществ отсутствует

$$ L = N*L^1 \text{ м}^3\text{/ч,} $$

где $L$ - общий расход вытяжной вентиляции $\text{м}^3\text{/ч}$, $L^1$ - расход вытяжной вентиляции на одного работающего, $N$ - число работников в помещении.
Согласно санитарно-эпидемиологическим правилам СП 2.2.1.1312-03, устанавливаются следующие нормы:

$V/N, \text{ м}^3\text{/ч}$ мин. $L^1, \text{ м}^3\text{/ч} $
менее 20 30
от 20 до 40 20

В помещениях с $V/N > 40,  \text{ м}^3\text{/ч}$ и при наличии естественной вентиляции (открывание створок переплета окон и дверей) воздухообмен не рассчитывается. В тех случаях, когда естественная вентиляция отсутствует, мин. $L^1 = 60  \text{ м}^3\text{/ч}$.

Выделение вредных веществ.
Расход вентиляции $L (\text{ м}^3\text{/ч})$ рассчитывается из условия разбавления вредных веществ до допустимых концентраций. $C_{\text{вых}} = \text{ПДК}$, где $C_{\text{вых}$ - концентрация вредных веществ в выходящем из помещении воздухе, $\text{ПДК}$ - предельно-допустимая концентрация вредного вещества в помещении.

$$L = {\frac{G}{C_{\text{вых}} - C_{\text{вход}}},$$

где $G$ - скорость поступления вредных веществ в помещение; $\text{мг/ч}$, $C_{\text{вых}}\text{, }C_{\text{вход}}$ - концентрация вредных веществ во входящем и выходящем воздушных потоках, соответственно, $\text{мг/м}^3$.

При одновременном поступлении в помещение вредных веществ однонаправленного действия расчет вентиляции берется, суммируя объемы воздуха, необходимые для разбавления каждого до ПДК.

Если вещества разнонаправленного действия, то минимальное значение $L$ определяется по тому вредному веществу, разбавление которого требует наибольшего воздухообмена.

Случай повышенного влаговыделения в помещении.

$$L = {\frac{D}{d_{\text{вых}} - d_{\text{вход}} },$$

где $L (\text{ м}^3\text{/ч})$ - требуемый воздухообмен, $D$ - скорость выделения водных паров в помещении, $\text{г/ч}$; ${d_{\text{вых}},\ d_{\text{вход}}$ - влагосодержание воздуха внутри помещения (выходящий воздух) и снаружи помещения, соответственно, $\text{г/м}^3$.

Величина $d_{\text{вых}}$ не устанавливается нормами, а определяется на основании нормируемых температуры и влажности воздуха в помещении.

Случай избыточного тепловыделения в помещении.
Расход вентиляции $L (\text{ м}^3\text{/ч})$ рассчитывается из условия удаления излишек тепла уходящим воздухом.

$$ L = {\frac{Q_{\text{изб}}}{C\rho(t_{\text{вых}} - t_{\text{вход}})}},$$

где $Q_{\text{изб}}$ - избыточное тепловыделение, $\text{Дж/ч}$ или ${\text{ккал/ч}}$, $C$ - теплоёмкость сухого воздуха, $C = 0,24 \text{ ккал/кг}\ {}^\circ \text{C}$ или $C = 1004,6 \text{ Дж/кг К}$; $\rho$ - плотность приточного воздуха, $\text{кг/м}^3$; $t_{\text{вых}}\text{, }t_{\text{вход}}$ - соответствующие температуры воздуха, ${}^\circ \text{C}$.

$$t_{\text{вых}} = t_{\text{рз}} + \Delta t(H-2),$$

где $t_{\text{рз}}$ - температура рабочей зоны, ${}^\circ \text{C}$, которая не должна превышать допустимую по нормам температуру; $\Delta t$ — температурный градиент по высоте помещения $(\Delta t = 1 - 5\text{ }^\circ \text{С/м})$; $H$ — расстояние от пола до центра вытяжных проемов, $\text{м}$; $2$ — высота рабочей зоны, $\text{м}$.

Кратность воздухообмена

Кратность воздухообмена $K$ - отношение объёма воздуха, подаваемого в помещение или удаляемого из него в течение часа $L$ $(\text{м}^3\text{/ч})$ к внутреннему объёму помещения $V$ $(\text{м}^3)$.

$$ K = \frac{L}{V}\ \text{[1/ч]}.$$

Таким образом, кратность воздухообмена характеризует число обменов воздуха в единицу времени для данного помещения при использовании характеризуемой системы вентиляции.

lifesafety/factory/air.txt · Последние изменения: 2016/04/15 14:36 — jurik_phys