Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие к выполнению лабораторных работ

Голосов: 0

В данном издании приведены лабораторные работы по курсу "Безопасность жизнедеятельности", в том числе краткие теоретические сведения, порядок и требования к выполнению работ, а также контрольные вопросы. Предназначено для студентов направления 280700 - Техносферная безопасность.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                                     21
                       Лабораторная работа 3
        Исследование параметров микроклимата рабочей зоны
                   производственных помещений

   Цель работы: изучение приборов и методов измерения параметров мик-
роклимата производственных помещений, приобретение практических на-
выков в оценке микроклимата рабочей зоны.

                     Основные понятия и определения
   Необходимым условием эффективной производственной деятельности
человека является обеспечение нормальных метеорологических условий
(микроклимата) в помещениях.
   Микроклимат представляет собой комплекс физических факторов, ока-
зывающих влияние на теплообмен человека с окружающей средой, его теп-
ловое состояние и определяющих самочувствие, работоспособность, здоро-
вье и производительность труда. На формирование производственного мик-
роклимата влияют технологический процесс, климат местности, сезон года,
условия отопления и вентиляции.
   Микроклимат производственных помещений – это климат внутренней
среды этих помещений, определяемый действующими на организм человека
факторами:
   − температура воздуха, °С;
   − температура поверхностей ограждающих конструкций (стены, пол, по-
толок, технологическое оборудование и т.д.) °С;
   − относительная влажность воздуха, %;
   − скорость движения воздуха, м/с;
   − интенсивность теплового облучения, Вт/м2.
   Если работа выполняется на открытом воздухе, то метеорологические
условия определяются климатическим поясом и сезоном года. Однако и в
этом случае в рабочей зоне создается определенный микроклимат.

  Физиологическое действие метеорологических условий на организм
                                человека
   Все жизненные процессы в организме человека сопровождаются непре-
рывным выделением теплоты в окружающую среду, количество которой
меняется от 85 Вт (в состоянии покоя) до 500 Вт (при тяжелой работе). Не-
обходимым условием жизнедеятельности человека является сохранение
постоянства температуры тела. Выделяемая организмом человека теплота
полностью должна отводиться в окружающую среду. Нарушение теплового
баланса может привести к перегреву или к переохлаждению и, как следст-


                                       22
вие, к потере трудоспособности, несчастным случаям и профессиональным
заболеваниям.
    Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется
конвекцией, за счет отдачи тепла с поверхности тела человека менее на-
гретым притекающим к нему слоям воздуха, теплопроводностью через
одежду, излучением на окружающие поверхности и в процессе испарения
влаги (пота) с поверхности кожи и при дыхании, а также за счет нагрева
вдыхаемого воздуха.
    Преобладание того или иного процесса теплоотдачи зависит от темпера-
туры среды, скорости движения воздуха, относительной влажности, атмо-
сферного давления, температуры окружающих предметов и интенсивности
физической нагрузки организма.
    Способность человеческого организма поддерживать постоянную тем-
пературу тела (в подмышечной впадине – 36,5...36,9 °С с колебаниями в те-
чение суток в пределах 0,5...0,7 °С) при изменении параметров микроклима-
та и при выполнении различной по тяжести работы называется терморегу-
ляцией. В течение всей своей жизни человек существует в пределах очень
ограниченного диапазона внутренних температур тела. Однако в короткие
промежутки времени человек может переносить температуру тела ниже 35
°С или выше 41 °С.
    С тепловой точки зрения тело человека состоит из двух зон: «оболочки»
и «ядра». «Оболочку» составляют ткани поверхностного слоя тела толщи-
ной в 2,5 см. Температура «Оболочки» в значительной мере изменяется со-
гласно внешней среде. «Ядро» состоит из более глубоких тканей (например,
мозга, сердца и легких, а также верхнего отдела брюшной полости), и тело
стремится поддерживать внутреннюю температуру в пределах 37 ± 2 °С.
Функциональное состояние человека, обусловленное его теплообменом с
окружающей средой, характеризующееся содержанием и распределением
тепла в глубоких («ядро») и поверхностных («оболочка») тканях организма,
а также степенью напряжения механизмов терморегуляции, принято обо-
значать как тепловое состояние.
    Терморегуляция обеспечивается изменением двух составляющих тепло-
обмен процессов – теплопродукции и теплоотдачи. Из двух способов под-
держания теплового равновесия основное значение имеет регуляция тепло-
отдачи, так как этот путь регуляции более изменчив и управляем в организ-
ме.
    Процессы терморегуляции осуществляются, в основном, тремя способа-
ми: биохимическим путем (т.е. изменение интенсивности происходящих в
организме окислительных процессов), путем изменения интенсивности кро-
вообращения (способность организма регулировать подачу крови от внут-
ренних органов к поверхности тела путем сужения или расширения крове-


                                     23
носных сосудов) и интенсивности потовыделения (изменение процесса теп-
лоотдачи за счет испарения). Терморегуляция организма человека осущест-
вляется, как правило, одновременно всеми способами.
    Оптимальное тепловое состояние человека характеризуется отсутстви-
ем общих и/или локальных дискомфортных теплоощущений и минималь-
ным напряжением механизмов терморегуляции.
    Допустимое тепловое состояние человека характеризуется незначи-
тельными общими и/или локальными дискомфортными теплоощущениями,
сохранением термостабильности организма в течение всей рабочей смены
при умеренном напряжении механизмов терморегуляции.
    Микроклиматические условия должны обеспечивать тепловое состояние
работающих на оптимальном или допустимом уровне.
    Микроклимат по степени его влияния на тепловой баланс человека под-
разделяется на нейтральный, нагревающий, охлаждающий.
    Нейтральный микроклимат – такое сочетание параметров микроклима-
та, которое при воздействии на человека в течение рабочей смены обеспе-
чивает тепловой баланс организма, при котором разность между величиной
теплопродукции и суммарной теплоотдачей находится в пределах ±2 Вт, а
доля теплоотдачи испарением влаги не превышает 30%.
    Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата,
при котором имеет место превышение суммарной теплоотдачи в окружаю-
щую среду над величиной теплопродукции организма, приводящее к обра-
зованию общего или локального дефицита тепла в теле человека (> 2 Вт).
    Нагревающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата, при
котором имеет место изменение теплообмена человека с окружающей сре-
дой, проявляющееся в накоплении тепла в организме (> 2 Вт) или в увели-
чении доли потерь тепла испарением влаги (> 30%).
    Рассмотрим различные варианты воздействия неблагоприятных пара-
метров микроклимата на человека.
    Температура тела постоянно колеблется вокруг некоторых заранее ус-
тановленных значений. Внутренняя температура ниже пороговых значений
терморегуляции организма приводит к увеличению тепловых потоков (по-
еживание, дрожь, сужение сосудов на коже тела). Внутренняя температура
выше пороговых значений терморегуляции приводит к подключению сис-
тем, ответственных за тепловые потери (потовыделение и др.). В каждом
отдельном случае результирующая теплопередача уменьшает отклонение
нагрузки и помогает восстанавливать температуру тела до обычного устой-
чивого состояния.
    Поэтому при действии высоких и низких температур имеет место взаи-
модействие системы терморегуляции с другими функциональными систе-
мами: сердечно-сосудистой, нервной, дыхательной, эндокринной и др. Сте-


                                     24
пень их участия и порядок включения определяются величиной термиче-
ской нагрузки на человека.
   Местное и общее охлаждение организма является причиной многих за-
болеваний: сердечно-сосудистой патологии, обострения язвенной болезни,
радикулитов, невритов, простудных заболеваний. Любая степень охлажде-
ния характеризуется снижением частоты сердечных сокращений и развити-
ем процессов торможения в коре головного мозга, что приводит к уменьше-
нию работоспособности, изменению двигательной реакции, нарушению
координации и точности выполнения рабочих операций. Производственные
процессы, выполняемые при пониженной температуре, большой подвижно-
сти и влажности воздуха, могут быть причиной охлаждения, и даже переох-
лаждения организма – гипотермии. Появление мышечной дрожи, при кото-
рой внешняя работа не совершается, а вся энергия превращается в теплоту,
может в течение некоторого времени задерживать снижение температуры
внутренних органов. В тяжелых случаях действие низких температур может
привести к обморожениям, и даже смерти.
   Гипотермия означает понижение температуры тела ниже нормальной.
Когда терморегуляция нарушается и внутренняя температура начинает
снижаться, человек начинает испытывать переохлаждение. Но только в том
случае, когда внутренняя температура тела упадет до 35 °С, можно конста-
тировать гипотермическое состояние. В интервале между 35 и 32 °С гипо-
термия классифицируется как легкая; между 32 и 28°С – как умеренная и
ниже 28 °С – как тяжелая.
   Неоднократные переохлаждения организма приводят к целому ряду но-
вых физиологических последствий.
   Перегрев. Повышение температур воздуха более 30° С приводит к нару-
шению состояния здоровья, снижению работоспособности и производи-
тельности труда.
   Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в со-
стоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств за-
щиты, около 116 °С. Длительное воздействие высокой температуры, осо-
бенно в сочетании с повышенной влажностью, может привести к значи-
тельному накоплению теплоты в организме и развитию перегревания орга-
низма выше допустимого уровня – гипертермии. Появляются нарастающая
слабость, головная боль, шум в ушах, искажение цветового восприятия (ок-
раска всего в красный или зеленый цвет), тошнота, рвота, температура тела
повышается до 38...39 °С. Кожа сначала краснеет, потом бледнеет и покры-
вается «холодным» потом. Частота сердечных сокращений увеличивается. В
тяжелых случаях гипертермия протекает в форме теплового удара (или сол-
нечного при работах на открытом воздухе), который сопровождается поте-


                                     25
рей сознания. Даже при раннем выявлении каждый пятый случай является
смертельным.
   Особенно подвержены тепловым ударам люди, имеющие массу тела
выше нормы. Существует линейная зависимость между превышением мас-
сы тела и относительной вероятностью смерти от теплового удара.
   Влажность воздуха определяется содержанием в нем водяных паров и
измеряется в абсолютных и относительных единицах. Различают макси-
мальную, абсолютную и относительную влажность. Абсолютная влаж-
ность – содержание водяных паров в воздухе, выраженное в миллиметрах
ртутного столба или в граммах на 1 м3 воздуха, максимальная – максималь-
но возможное содержание водяных паров в воздухе при данной температуре
(состояние насыщения). Чем выше температура воздуха, тем больше требу-
ется водяных паров для полного его насыщения.
   Влажность воздуха в рабочей зоне выражают в величинах относитель-
ной влажности, поскольку она показывает степень насыщения воздуха па-
рами влаги. Относительная влажность – отношение абсолютной влажно-
сти к максимальной, выраженное в процентах.
   Физиологически оптимальной является относительная влажность в пре-
делах 40...60%. Повышенная влажность воздуха (более 75...80%) в сочета-
нии с низкими температурами оказывает значительное охлаждающее дейст-
вие. А в сочетании с высокими (более 30 °С) способствует перегреванию
организма, так как при этом почти вся выделяемая организмом человека
теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повыше-
нии влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного
покрова, не обеспечивая необходимой теплоотдачи.
   Недостаточная влажность воздуха (менее 25%) также неблагоприятна
для человека, так как приводит к интенсивному испарению влаги со слизи-
стых оболочек, их пересыханию и растрескиванию.
   Подвижность воздуха. Человек начинает ощущать движение воздуха
при его скорости примерно 0,1 м/с. Легкое движение воздуха при обычных
температурах способствует хорошему самочувствию, сдувая обволакиваю-
щий человека насыщенный водяными парами и перегретый слой воздуха. В
то же время большая скорость движения воздуха, особенно в условиях низ-
ких температур, вызывает увеличение теплопотерь конвекцией и испарени-
ем и ведет к сильному охлаждению организма. Особенно неблагоприятно
действует сильное движение воздуха при работах на открытом воздухе в
зимних условиях.
   Тепловое излучение (инфракрасное излучение) свойственно любым те-
лам, температура которых выше абсолютного нуля.
   Даже небольшое увеличение температуры тела приводит к значительно-
му росту отдачи тепла излучением. У большинства производственных ис-


                                      26
точников максимум энергии приходится на инфракрасные лучи с длиной
волны 0,78 ... 1,4 мкм. Инфракрасные лучи оказывают на организм человека
в основном тепловое воздействие. Они плохо задерживаются кожей, глубо-
ко проникают в биологические ткани, вызывая повышение их температуры.
Под влиянием теплового облучения в организме происходят биохимические
сдвиги, уменьшается кислородная насыщенность крови, понижается веноз-
ное давление, замедляется кровоток и как следствие наступает нарушение
деятельности сердечно-сосудистой и нервной системы.
   Кроме непосредственного воздействия на человека лучистая теплота на-
гревает окружающие конструкции. Эти вторичные источники отдают теп-
лоту окружающей среде излучением и конвекцией, в результате чего темпе-
ратура воздуха в помещении повышается. Для характеристики теплового
излучения принята величина, названная интенсивностью теплового облуче-
ния (мощность лучистого потока, приходящаяся на единицу облучаемой
поверхности (Вт/м2). Тепловое облучение интенсивностью до 350 Вт/м 2 не
вызывает неприятного ощущения, при 1050 Вт/м2 уже через 3...5 минут на
поверхности кожи появляется неприятное жжение (температура кожи по-
вышается на 8...10 °С), а при 3500 Вт/м 2 через несколько секунд возможны
ожоги. Время пребывания в зоне теплового облучения лимитируется, в пер-
вую очередь, температурой кожи, болевые ощущения появляются при тем-
пературе кожи 40...45 °С (в зависимости от участка).

    Гигиеническое нормирование производственного микроклимата
   Нормы производственного микроклимата установлены ГОСТ 12.1.005–
88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей
зоны» и СанПиН 2.2.4.548–96 «Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений».
   В соответствии с этими документами нормируются оптимальные и до-
пустимые параметры микроклимата: температура воздуха, °С, температура
поверхностей, °С, относительная влажность воздуха, %, скорость движения
воздуха, м/с, обеспечивающие оптимальные и допустимые микроклимати-
ческие условия в производственных помещениях.
   Допустимыми считаются такие параметры микроклимата, которые при
длительном воздействии могут вызывать напряжения реакции терморегуля-
ции человека, но к нарушению состояния здоровья не приводят.
   Оптимальными являются такие микроклиматические параметры, кото-
рые не вызывают напряжения реакций терморегуляции и обеспечивают вы-
сокую работоспособность человека.
   Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям
оптимального теплового состояния организма человека (см. табл. 3.1). Они
обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение


                                     27
8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов тер-
морегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают
предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпоч-
тительными на рабочих местах.
   Оптимальные величины показателей микроклимата необходимо соблю-
дать на рабочих местах производственных помещений, на которых выпол-
няются работы операторского типа, связанные с нервно-эмоциональным
напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими
процессами, в залах вычислительной техники и др.).
   Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям
допустимого теплового состояния человека на период 8-часовой рабочей
смены (см. табл. 3.2). Они не вызывают повреждений или нарушений со-
стояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных
ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуля-
ции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Допусти-
мые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда
по технологическим, техническим или экономическим причинам не могут
быть обеспечены оптимальные величины.
                                                             Таблица 3.1
Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах произ-
                      водственных помещений
              Категория работ                    Температура Относительная    Скорость
 Период                          Температура
              по уровню энер-                   поверхностей,  влажность      движения
  года                            воздуха, °С
                гозатрат, Вт                         °С       воздуха, %     воздуха, м/с
                 Iа (до139)         22-24          21-25         60-40           0,1

               Iб (140-1 74)        21-23          20-24         60-40           0,1
   Холодный




               IIа (175-232)        19-21          18-22         60-40           0,2

               IIб (233-290)        17-19          16-20         60-40           0,2

               III (более 290)      16-18          15-19         60-40           0,3

                 Iа (до139)         23-25          22-26         60-40           0,1

               Iб (140-1 74)        22-24          21-25         60-40           0,1
   Теплый




               IIа (175-232)        20-22          19-23         60-40           0,2

               IIб (233-290)        19-21          18-22         60-40           0,2

               III (более 290)      18-20          17-21         60-40           0,3


                                                                                      28
                                                                                                                                        Таблица 3.2
    Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах произ-
                          водственных помещений
                                     Температура возду-                                                           Скорость движения воздуха,




                                                                                            Относительная влаж-
                                                                      Температура поверх-
                                           ха, °С                                                                            м/с
                Категория работ по




                                                                                             ность воздуха, %
                 энергозатрат, Вт




                                                                                                                                        выше оптимальных
                                                                                                                   ниже оптимальных
                                                                                                                   для диапазона тем-




                                                                                                                                        для диапазона тем-
Период года




                                                                                                                                         величин, не более
                                                                                                                    величин, не более



                                                                                                                                          ператур воздуха
                                                                          ностей, °С




                                                                                                                     ператур воздуха
                                                     Диапазон выше
                                     Диапазон ниже




                                                      оптимальных
                                      оптимальных
                     уровню




                                        величин



                                                        величин
               Iа (до139)            20,0-21,9       24,1-25,0       19,0-26,0              15-75                        0,1                  0,1

              Iб (140-1 74) 19,0-20,9                23,1-24,0       18,0-25,0              15-75                        0,1                  0,2
Холодный




              IIа (175-232) 17,0-18,9                21,1-23,0       16,0-24,0              15-75                        0,1                  0,3

              IIб (233-290) 15,0-16,9                19,1-22,0       14,0-23,0              15-75                        0,2                  0,4
               III (более
                                     13,0-15,9       18,1-21,0       12,0-22,0              15-75                        0,2                  0,4
                  290)
               Iа (до139)            21,0-22,9       25,1-28,0       20,0-29,0              15-75                        0,1                  0,2

              Iб (140-1 74) 20,0-21,9                24,1-28,0       19,0-29,0              15-75                        0,1                  0,3
Теплый




              IIа (175-232) 18,0-19,9                22,1-27,0       17,0-28,0              15-75                        0,1                  0,4

              IIб (233-290) 16,0-18,9                21,1-27,0       15,0-28,0              15-75                        0,2                  0,5
               III (более
                                     15,0-17,9       20,1-26,0       14,0-27,0              15-75                        0,2                  0,5
                  290)

   Кроме оптимальных и допустимых параметров микроклимата в ГОСТ
12.1.005–88 и СанПиН 2.2.4.548–96 приведены различные дополнения и
уточнения.
   Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих
от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных
приборов, изделий и материалов должны соответствовать значениям, при-
веденным в табл. 3.3.
   Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих
от открытых источников (нагретый металл, стекло, открытое пламя и др.) не
должны превышать 140 Вт/м2. 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.


                                    29
   Для оценки сочетанного действия параметров микроклимата (темпера-
туры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения) в це-
лях осуществления мероприятий по защите работающих от возможного пе-
регревания рекомендуется использовать интегральный показатель тепловой
нагрузки среды (ТНС-индекс).
   ТНС-индекс рассчитывается по уравнению:

                               ТНС 0,7tвл 0,3tш

где tвл – температура смоченного термометра аспирационного психрометра;
tш – температура внутри зачерненного шара, имеющего диаметр 90мм, ми-
нимально возможную толщину и коэффициент поглощения 0,95; tш отража-
ет влияние температуры воздуха, температуры поверхностей и скорости
движения воздуха.
                                                            Таблица 3.3
         Допустимые величины интенсивности теплового облучения
       поверхности тела работающих от производственных источников
                                          Интенсивность теплового облучения, Вт/м2, не
   Облучаемая поверхность тела, %
                                                            более
             50 и более                                       35
               25... 50                                        70
             Не более 25                                      100


   ТНС-индекс рекомендуется использовать для интегральной оценки теп-
ловой нагрузки среды на рабочих местах, на которых скорость движения
воздуха не превышает 0,6 м/с, а интенсивность теплового облучения – 1200
Вт/м2.
   Значения ТНС-индекса не должны выходить за пределы величин, пред-
ставленных в табл. 3.4
                                                             Таблица 3.4
Рекомендуемые величины интегрального показателя тепловой нагрузки среды
        (ТНС-индекса) для профилактики перегревания организма
 Категория работ по уровню энергозатрат      Величины интегрального показателя, °С
                   Iа                                      22,2... 26,4
                  Iб                                       21, 5... 25,8
                  IIа                                      20,5... 25,1
                  IIб                                      19,5... 23,9
                   III                                     18,0... 21,8
   Параметры микроклимата как оптимальные, так и допустимые зависят
от периода года и категории работ по уровню энергозатрат (см. табл. 3.1 и
3.2).


                                      30
    Период года учитывает теплоизоляционные характеристики одежды и
акклиматизацию организма в разное время года. Различают теплый и хо-
лодный периоды года. Холодный период года характеризуется среднесу-
точной температурой наружного воздуха, равной +10 °С и ниже, теплый –
выше +10 °С.
    Разграничение работ по категориям осуществляется на основе интенсив-
ности общих энергозатрат организма: легкие физические работы (категория
I – Iа и Iб), средней тяжести физические работы (категория II-IIа и IIб), тя-
желые физические работы (категория III).
    К категории Iа относятся работы с интенсивностью энергозатрат до 139
Вт, выполняемые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим
напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машино-
строения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и др.).
    К категории Iб относятся работы с интенсивностью энергозатрат
140...174Вт, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровож-
дающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полигра-
фической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера и
др.).
    К категории IIа относятся работы с интенсивностью энергозатрат
175...232 Вт, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1
кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие опре-
деленного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных
цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производ-
стве и др.).
    К категории IIб относятся работы с интенсивностью энергозатрат
233...290 Вт, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до
10кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд про-
фессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термиче-
ских, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предпри-
ятий и др.).
    К категории III относятся работы с интенсивностью энергозатрат более
290 Вт, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и пере-
ноской значительных (свыше 10кг) тяжестей и требующие больших физи-
ческих усилий (ряд профессий в кузнечных, литейных цехах с ручными
процессами и др.).
    Из приведенных в табл. 1 и 2 данных видно, что для одного и того же
периода года при переходе от I к III категории температуры воздуха и по-
верхностей снижаются, а скорость движения воздуха увеличиваете. Это свя-
зано с необходимостью поглощения большего количества теплая выделяе-
мого организмом человека при тяжелой физической работе.



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика