Главная | Обратная связь

По курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Федеральное агентство по образованию

Южно-Российский государственный технический университет

(Новочеркасский политехнический институт)

 

 

 

 

ВЕНТИЛЯЦИЯ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

 

Методические указания

К курсовому и дипломному проектированию

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

 

Новочеркасск 2004 г.

УДК 331.45(076.5)

ББК 65.247

 

Рецензенты: доцент кафедры БЖДиООС Сергеев С.И.

канд. техн. наук В.И. Гребенников

 

Разработчики:

Новоиков С.И., Казьмина Г.В.

 

 

П 62 Пособие предназначено для студентов ЭНФ, МТС всех специальностей дневной и заочной формы обучения и может быть использовано при курсовом и дипломном проектировании.

 

Обсуждено на заседании кафедры БЖДиООС протокол № 8 от 10.02.1999 г.

 

Ó Южно-Российский государственный

технический университет, 2004

Ó. Казьмина Г.В.. 2004

Ó. Новиков С.И. 2004

 

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

НА ЧЕЛОВЕКА

 

В соответствии с гигиенической классификацией труда (Р.2.2.013–94) условия труда подразделяются на четыре класса: 1 – оптимальные; 2 – допустимые; 3 – вредные; 4 – опасные (экстремальные).

Оптимальные условия труда обеспечивают максимальную производительность труда и минимальную напряженность организма человека. Оптимальные нормативы установлены для параметров микроклимата и факторов трудового процесса. Для других факторов условно применяют такие нормативы, при которых уровни неблагоприятных факторов не превышают принятые в качестве безопасных для населения (в пределах фона).

Допустимые условия труда характеризуются такими уровнями факторов среды и трудового процесса, которые не превышают установленных гигиеническими нормативами для рабочих мест, они не должны оказывать неблагоприятное воздействие в ближайшем и отдаленном периоде на здоровье работающего и его потомства. Оптимальный и допустимый классы соответствуют безопасным условиям труда.

Вредные условия труда характеризуются уровнями вредных производственных факторов, превышающими гигиенические нормативы и оказывающие неблагоприятное воздействие на организм здоровье работающего и (или) его потомство.

Экстремальные условия труда характеризуются такими уровнями производственных факторов, воздействие которых в течение рабочей смены (или ее части) создает угрозу для жизни, высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональных поражений.

Теплообмен человека с окружающей средой. Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспече­ние нормальных метеорологических условий в помещениях. Метеорологические условия, или микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции.

Нормальное тепловое самочувствие человека имеет место, когда тепловыделение Q_тп человека полностью воспринимается окружающей средой Q_то, т.е. когда имеет место тепловой баланс Q_тп = Q_то. В этом случае температура внутренних органов остается постоянной. Если теплопро­дукция организма не может быть полностью передана окружающей среде (Q_тп > Q_то), происходит рост температуры внутренних органов, что характеризуется понятием жарко. Тепло­изоляция человека, находящегося в состоянии покоя, от окружающей среды приведет к повышению температуры внутренних органов уже через 1 ч на 1,2°С. Теплоизоляция человека, производящего работу средней тяжести, вызовет повышение темпера­туры уже на 5°С и вплотную приблизится к максимально допустимой.

В случае, когда окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем ее воспроизводит человек (Q_тп < Q_то), то происходит охлаждение орга­низма, это характеризуется понятием холод­но.

Теплота, которой человек обменивается с окружающей средой передается конвекциейQ_к, в результате омывания тела воздухом; теплопро­водностьюQ_т; излучением на окружающие поверхности Q_л; и в процессе тепломассообмена (Q_тм = Q_п + Q_д) при испарении влаги, вы­водимой на поверхность кожи потовыми железами Q_п и при дыхании Q_д:

Q_тп = Q_к + Q_т + Q_л + Q_тм

Конвективный теплообмен определяется законом Ньютона:

Q_к = α_к ·F_э (t_пов + t_ос),

 

где α_к – коэффициент теплоотдачи конвекцией; при нормальных параметрах микроклимата α_к = 4,06 [Вт/ (м² °С)];

t_пов – температура поверхности тела человека (для практических расчетов зимой около 27,7°С, летом около 31,5°С);

t_ос – температура воздуха, омывающего тело человека;

F_э – эффективная поверхность тела человека (размер эффективной поверхности тела зависит от положения его в простран­стве и составляет приблизительно 50...80 % геометрической внешней поверхности тела человека); для практических расчетов F_э = 1,8 м².

Передача теплоты конвекцией тем больше, чем ниже температура окружающей среды и чем выше скорость движения воздуха. Заметное влияние оказывает и относительная влажность воздуха φ, так как коэффициент теплопроводности воздуха является функцией атмосферного давления и влагосодержания воздуха.

Передачу теплоты теплопроводностью можно описать уравнением Фурье:

Q_к =(λ₀ / Δ₀ )·F_э (t_пов + t_ос),

 

где λ₀ – коэффициент теплопроводности тканей одежды человека, Вт/ (м.°С);

Δ₀ – толщина одежды человека м.

Т.к. теплопроводность тканей человека мала, поэтому теплотой теплопроводности можно пренебречь. Основную роль в процессе транспортирования теплоты играет конвективная передача с потоком крови.

Количество теплоты, передаваемое лучистым потоком при теплообмене излучением тем больше, чем ниже температура окружающих человека поверхностей. Он может быть определен с помощью обобщенного закона Стефана — Больцмана:

Q_л = с_пр F₁ ψ_1-2 [(Т₁ / 100)⁴ – (Т₂ / 100)⁴ ],

 

где с_пр – приведенный коэффициент излучения, Вт/ (м² ·К⁴), для практических расчетов с_пр ≈ 4,9 Вт/ (м²·К⁴);

F₁ – площадь поверхности, излучающей лучистый поток, м²;

ψ_1-2 – коэф­фициент облучаемости, зависящий от расположения и размеров поверхностей F₁ и F_-2 и показывающий долю лучистого потока, приходящуюся на поверхность F₂ от всего потока, излучаемого повер­хностью F₁ , обычно прини­мают равным 1,0;

Т₁ – средняя температура поверхности тела и одежды человека. К;

Т₂ – средняя температура окружающих поверхностей, К.

Количество теплоты, отдаваемое человеком в окружающую среду прииспарении влаги, выводимой на поверхность потовыми железами,

Q_п = G_п r ,

 

где G_п– масса выделяемой и испаряющейся влаги, кг/с;

r – скрытая теплота испарения выделяющейся влаги, Дж/кг.

 

 

Данные о потовыделении в зависимости от температуры воздуха и физической нагрузки человека приведены в табл. 1.1.

 

Таблица 1.1

 

Количество влаги, выделяемое с поверхности кожи и из легких человека, г/мин

 

Характеристика выполняемой работы(по Н.К. Витте)	Температура воздуха, оС
Покой, J = 100 Вт	0,6	0,74	1,69	3,25	6,2
Легкая, J = 200Вт	1,8	2,4	3,0	5,2	8,8
Средней тяжести, J = 350 Вт	2,6	3.0	5,0	7,0	11,3
Тяжелая, J =490 Вт	4,9	6,7	8,9	11,4	18,6
Очень тяжелая, J= 695 Вт	6,4	10,4	11,0	16,0	21,0

Количество теплоты, расходуемой на нагревание вдыхаемого воз­духа,

 

Q_д = V_лв ρ_вд с_р (t_выд + t_вд),

 

где V_лв –объем воздуха, вдыхаемого человеком в единицу време­ни, «легочная вентиляция», м³/с; среднее значение легочной вентиляции в состоянии покоя при­мерно 0,4...0,5 л/с, а при физической нагрузке в зависимости от ее напряжения может достигать 4 л/с;

ρ_вд – плотность вдыхаемого влажного воздуха, кг/м³, (при t = 0°С и давлении 760 мм рт. ст. ρ_вд ≈ 1,293 кг/м³ – воздух), (табл. 9 стр.40 / 12 /);

с_р – удельная теплоемкость вдыхаемого воздуха, Дж/ (кг·°С),

с_р = 1,006 Дж/ (кг·°С) при давлении 1 атм и t = 0°С (табл. 31 стр.71 / 12 /);

t_выд – температура выдыхаемого воздуха, °С;

t_вд–темпе­ратура вдыхаемого воздуха, °С.

Таким образом, количество теплоты, выделяемой человеком с выдыхаемым воздухом, зависит от его физической нагрузки, влажности и температуры окружающего (вдыхаемого) воздуха.Чембольше физическая нагрузка и ниже температура окружающей среды, тем больше отдается теплоты с выдыхаемым воздухом. С увеличением температуры и влажности окружающего воздуха количество теплоты, отводимой через дыхание, уменьшается.

Анализ приведенных выше уравнений позволяет сделать вывод, что тепловое самочувствие человека, или тепловой баланс в системе чело­век – среда обитания зависит от температуры среды, подвижности и относительной влажности воздуха, атмосферного давления, темпера­туры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки организма.

Параметры – температура окружающих предметов и интенсив­ность физической нагрузки организма – характеризуют конкретную производственную обстановку и отличаются большим многообразием Остальные параметры – температура, скорость, относительная влаж­ность и атмосферное давление окружающего воздуха – получили название параметров микроклимата.

Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека. Параметрв микроклимата воздушной среды, которые обуславливают оптимальный обмен веществ в организме и при которых нет неприятных ощущений и напряженности системы терморегуляции, называются комфортными или оптимальными. Зона, в которой окружающая среда полностью отводит теплоту, выделяемую организмом, и нет напряжения системы терморегуляции, называется зоной комфорта. Условия, при которых нормальное тепловое состояние человека нару­шается, называются дискомфортными. При незначительной напряжен­ности системы терморегуляции и небольшой дискомфортности устанавливаются допустимые метеорологические условия.

 

Гигиеническое нормирование параметров микроклимата производст­венных помещений

 

Нормы производственного микроклимата установ­лены системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005—88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Они едины для всех производств и всех климатических зон с некото­рыми незначительными отступлениями, а также СанПиН 2.2.4.548-96 ГК СЭН “ Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений”.

В этих нормах отдельно нормируется каждый компонент микро­климата в рабочей зоне производственного помещения: температура, относительная влажность, скорость воздуха в зависимости от способ­ности организма человека к акклиматизации в разное время года, характера одежды, интенсивности производимой работы и характера тепловыделений в рабочем помещении.

Для оценки характера одежды (теплоизоляции) и акклиматизации организма в разное время года введено понятие периода года. Разли­чают теплый и холодный период года. Теплый период года характери­зуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10 ^оС и выше, холодный – ниже +10 ^оС.

При учете интенсивности труда все виды работ, исходя из общих энергозатрат организма, делятся на три категории: легкие, средней тяже­сти и тяжелые. Характеристику производственных помещений по кате­гории выполняемых в них работ устанавливают по категории работ, выполняемых 50 % и более работающих в соответствующем помещении.