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.
Вид параметров
Температура воздуха, С
Относительная влажность воздуха, %
Холодный и переходный периоды года
Оптимальные
допустимые
18-20
17-19
17-23
15-21
60-40
75
Теплый период года
Оптимальные
Допустимые в помещениях
с избытками явного тепла до 23 Вт/м3
С избыткамиявного тепла более 23 Вт/м3
21-23
20-22
Не более чем на 3С выше средней температуры наружного воздуха в 13 ч самого жаркого месяца, но не более 28С
Не более чем на 5С выше средней температуры наружного воздуха в 13 ч самого жаркого месяца, но не более 28С
60-40
При 28С не более 55; при 27С — не более 60;
при 26 ос — не более 65; при 25С — не более 70; при 24С и ниже — не более 75
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.--PAGE_BREAK--
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:
φ = wп/wнас= Рп/Рнас.
Используя уравнение состояния газа (2.3), можно представить
Рп= pn/(RnT) и Рнас= рнас/(RпТ) .
Тогда
φ= 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=623φРнас/(Рб — φРнас). (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
№
п/н
Наименование оборудования
Марка или серия
Количество, установленное
N,
кВт
1.
Универсальное
212-115105/Е 112 «Дюркопп»
56
0,27
2.
Универсальное
МО-816-ДФ4/ТОО1 «Джуки»
14
0,27
3.
Универсальное
570-2 ПО «Подольскшвеймаш»
6
0,27
4.
Специальное
397-М ПО «Подольскшвеймаш»
2
0,27
5.
Специальное
ЛН-115 2 SN-413/ МО 16 «Джуки»
4
0,27
6.
Специальное
2001 «Некки»
4
0,27
7. продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
10,6
Ц
27
50
55
10,95
Ц1
27
58
59,7
12,8
К
18,6
90
49,4
12,2
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 φ к= 90%. C параметрами точки K приточный воздух поступает в цех, где поглощает тепло и влагу цеха — процесс КЦ1.
/>
/>
Массовое количество воздуха
по теплу/>кг/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°Сφв= 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.
Тип кондиционера
Вентиляционная установка, кПа
Полн. давление
Норм. производит. тыс. м3/ч
n,
мин-1
Электродвигатель
тип
Мощн.
КЦКП-63
ЦЧ-75 N 16
1,6
63
595
4А250S6
45
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.