Министерство сельскогохозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО «Вологодскаягосударственная молочнохозяйственная
академия им. Н.В. Верещагина»
Зооинженерный факультет
КАФЕДРА РЕМОНТА МАШИН ИБЕЗОПАСНОСТИ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Отчёт
по лабораторной работе
на тему:
«Исследованиемикроклимата
производственныхпомещений»
Вологда – Молочное
2008 г.
1. Цель работы
1.1 Изучитьметодику гигиенического нормирования показателей микроклимата рабочих местпроизводственных помещений и их оценки по степени опасности и вредности.
1.2 Изучитьметодику измерения показателей, характеризующих микроклимат в производственныхпомещениях.
1.3Приобрести навыки исследования микроклимата производственных помещений и егонормализации.
2. Теоретические основы
2.1Терминыи определения (СанПиН 2.2.4.548–96 Гигиенические требования к микроклиматупроизводственных помещений)
Производственныепомещения –замкнутые пространства в специально предназначенных зданиях и сооружениях, вкоторых постоянно (по сменам) или периодически (в течение рабочего дня)осуществляется трудовая деятельность людей.
Рабочееместо – участокпомещения, на котором в течение рабочей смены или части ее осуществляетсятрудовая деятельность. Рабочим местом может являться несколько участковпроизводственного помещения. Если эти участки расположены по всему помещению,то рабочим местом считается вся площадь помещения.
Холодныйпериод года – период года, характеризуемый среднесуточной температуройнаружного воздуха равной +10 оС.
Теплыйпериод года – период года, характеризуемый среднесуточной температуройнаружного воздуха выше +10 оС.
Среднесуточнаятемпература наружного воздуха – средняя величина температуры наружного воздуха,измеренная в определенные часы суток через одинаковые интервалы времени. Онапринимается по данным метеорологической службы.
Разграничениеработ по категориям – осуществляется на основе интенсивности общих энерготраторганизма в ккал/ч (Вт). Характеристика категорий работ (Iа, Iб, IIа, IIб, III) представлена вприложении 6.1.
Тепловаянагрузка среды (ТНС) – сочетанное действие на организм человека параметровмикроклимата (температура, влажность, скорость
движениявоздуха, тепловое облучение), выраженное одночисловым показателем в оС– ТНС-индекса.
2.2Показатели микроклимата, тепловой баланс организма человека
Метеорологическиеусловия в производственных помещениях – это сочетание пяти физических производственныхфакторов:
1) температуры воздуха t (оС);
2) температуры поверхностей tп (оС);
3) относительной влажностивоздуха φ (%);
4) скорости движения воздухаV (м/с);
5) интенсивности тепловогооблучения Q (Вт/м2);
Температуравоздуха– параметр, характеризующий степень нагретости воздуха.
Температураповерхностей – параметр, характеризующий степень нагрева поверхностейограждающих конструкций (стены, потолок, пол), устройств (экраны и т.п.), атакже технологического оборудования или ограждающих его устройств. Температурапредставляет собой меру средней кинетической энергии поступательного движениямолекул, составляющих воздух (ограждающие конструкции, технологическоеоборудование и т.д.).
Влажностьвоздуха– параметр, отражающий содержание в воздухе водяных паров.
Различаютабсолютную действительную, абсолютную максимально возможную и относительнуювлажность воздуха. Абсолютной влажностью называется масса пара,содержащаяся в 1 мз влажного воздуха, численно равная плотности парапри парциальном давлении. Максимально возможной влажностью воздуханазывается максимально возможная плотность водяных паров при данной температуре.Относительной влажностью воздуха называется отношение действительнойабсолютной влажности ненасыщенного воздуха к максимально возможной абсолютнойвлажности воздуха при той же температуре.
Скоростьдвижения воздуха – параметр, отражающий интенсив ность движения воздушных масс.
Интенсивностьтеплового облучения – параметр, характеризующий перенос энергии излучением отнагретых поверхностей оборудования, отопительных и осветительных приборов,солнца, проникающего через оконные проемы.
Условиемсуществования человека, как теплокровного биосущества, является соблюдениесостояния теплового равновесия, при котором количество образовавшегося в немтепла равно количеству тепла, выделенного во внешнюю среду в тот же промежутоквремени.
Тепловойбаланс человека с окружающей средой можно выразить уравнением:
M ± C ± R – ε = O,
где: M – метаболическое тепло(полученное за счет процесса обмена веществ в организме, равное 116,6… 125,5 Bт в условиях покоя);
C – тепло, получаемоеорганизмом из внешней среды или отдающееся во внешнюю среду путем конвекции(теплообмен с окружающим воздухом);
R – тепло радиации(теплообмен с окружающими поверхностями);
ε– испарение влаги черезкожу и с выдыхаемым воздухом.
Значительноенакопление тепла приводит к гипертермии – состоянию, при которомтемпература тела поднимается до 38… 39 оС. Симптомы: головная боль,головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия, сухость во рту,тошнота, рвота, обильное потовыделение. Пульс и дыхание учащены. При этомнаблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, временами возникаютсудороги, потеря сознания.
Гипотермия– переохлаждениеорганизма. В начальный период воздействия умеренного холода наблюдаетсяуменьшение частоты дыхания, увеличение объема вдоха. При продолжительномвоздействии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдохаувеличиваются.
В целяхпрофилактики неблагоприятного воздействия микроклимата должны быть использованызащитные мероприятия (системы местного кондиционирования воздуха, воздушноедуширование, компенсация неблагоприятного воздействия одного параметрамикроклимата изменением другого, спецодежда и другие средства индивидуальнойзащиты, помещения для отдыха и обогревания, регламентация времени работы, вчастности, перерывы в работе, сокращение рабочего дня, увеличение продолжительностиотпуска, уменьшение стажа работы и др.).
2.3Классификация условий труда по показателям микроклимата
(Р 2.2.755–99Гигиенические критерии оценки и классификации условий труда по показателямвредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженноститрудового процесса.)
Сочетаниепараметров микроклимата, при котором имеет место нарушение теплообмена человекас окружающей средой, характеризуется понятиями нагревающего и охлаждающегомикроклимата.
Нагревающиймикроклимат – сочетание параметров микроклимата (температура воздуха,влажность, скорость его движения, тепловое излучение), при котором имеет местонарушение теплообмена человека с окружающей средой, выражающееся в накоплениитепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (>0,87 кДж/кг) и/ или увеличении доли потерь тепла испарением пота (>30%) в общей структуретеплового баланса, появлении общих или локальных дискомфортных теплоощущений(слегка тепло, тепло, жарко).
Для оценкинагревающего микроклимата в помещении (вне зависимости от периода года), атакже на открытой территории в теплый период года используется интегральныйпоказатель – тепловая нагрузка среды (ТНС-индекс). Значения ТНС – индекса недолжны выходить за пределы величин, рекомендуемых в табл. 6.3. приложения.
Охлаждающиймикроклимат – сочетание параметров микроклимата, при котором имеет местоизменение теплообмена организма, приводящее к образованию общего или локальногодефицита тепла в организме (
В зависимостиот теплового и функционального состояния человека условия труда по показателяммикроклимата (нагревающего и охлаждающего) относят к тому или иному классувредности и опасности.
Оптимальныеусловия микроклимата (1 класс) установлены по критериям оптимального тепловогои функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущениетеплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмовтерморегуляции, не вызывают отклонения в состоянии здоровья, создаютпредпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительнымина рабочих местах.
Оптимальныевеличины показателей микроклимата необходимо соблюдать на рабочих местахпроизводственных помещений, на которых выполняются работы операторского типа,связанные с нервно-эмоциональным напряжением (в кабинетах, на пультах и постахуправления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и др.).Перечень других рабочих мест и видов работ, при которых должны обеспечиватьсяоптимальные величины микроклимата определяются Санитарными правилами поотдельным отраслям промышленности и другими документами, согласованными сорганами Государственного санитарно-эпидемиологического надзора в установленномпорядке.
Оптимальныепараметры микроклимата на рабочих местах должны соответствовать величинам,приведенным в таблице 6.1. приложения, применительно к выполнению работразличных категорий в холодный и теплый периоды года.
Допустимыеусловия микроклимата (2 класс) установлены по критериям допустимого теплового ифункционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены.Они не вызывают повреждений и нарушений состояния здоровья, но могут приводитьк возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжениюмеханизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности.
Допустимыевеличины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда потехнологическим требованиям, техническим и экономическим обоснованным причинамне могут быть обеспечены оптимальные величины.
Допустимыевеличины показателей микроклимата на рабочих местах должны соответствоватьзначениям, приведенным в таблице 6.2. приложения, применительно к выполнениюработ различных категорий в холодный и теплый периоды года.
Допустимыеусловия микроклимата условно относят к безопасным.
Оптимальные идопустимые значения показателей микроклимата установлены с учетом периода года,интенсивности энерготрат работающих, продолжительности выполнения работы.
Впроизводственных помещениях, в которых допустимые нормативные величиныпоказателей микроклимата невозможно установить из-за технологических требованийк производственному процессу или экономически обоснованной нецелесообразности,условия микроклимата следует рассматривать как вредные и опасные.
Вредныеусловия микроклимата (3 класс) характеризуются превышением оптимальных идопустимых гигиенических нормативов; оказывают неблагоприятное действие наорганизм работающего.
Вредныеусловия микроклимата по степени опасности подразделяются на 4 степенивредности.
Опасные(экстремальные) условия труда (4 класс) характеризуются значениям показателеймикроклимата, воздействие которых в течение рабочей смены (или ее части)создают угрозу для жизни, высокий риск тяжелых форм перегрева и переохлажденияорганизма.
3. Приборыи оборудование
Психрометраспирационный МВ‑4М служит для определения относительной влажности воздуха.
Прибор (рис. 3.1.)состоит из двух одинаковых ртутных термометров 3 и 4, закрепленных вспециальной оправе. Резервуары термометров помещены в трубки защиты 1. Вверхней части прибора аспирационная головка 5, внутри которой находитсязаводной механизм с вентилятором, протягивающим воздух около резервуаровтермометров. Пружина заводного механизма вентилятора заводится ключом 7. Передработой резервуар правого термометра обертывается батистом в один слой исмачивается чистой дистиллированной водой при помощи пипетки. Вращением вентиляторав прибор через защитные трубки всасывается воздух, который обтекая резервуарыпроходит по воздуховодной трубке 2 к вентилятору и выбрасывается наружу.
Вода,испаряясь с поверхности батиста, поглощает тепло, вследствие чего показаниявлажного термометра меньше, чем сухого.
Влажностьвоздуха определяется по показаниям сухого и влажного термометров по специальнымпсихрометрическим таблицам или психрометрическому графику, а температуравоздуха – по показаниям сухого термометра.
/>
Рис. 3.1. Психрометраспирационный МВ‑4М
1 – трубказащиты; 2 – воздухопроводная трубка; 3,4 – ртутные термометры; 5 – прорези; 6– аспирационная головка; 7 – ключ.
Анемометркрыльчатый АСО‑3 служит для определения скорости движения воздуха от0,3 до5 м/с. Прибор (рис. 3.2) состоит из ветроприемника и счетного механизма.
/>
Рис. 3.2. Анемометркрыльчатый АСО‑3
1 –крыльчатка; 2 – трубчатая ось; 3 – корпус ветроприемника;
4 – корпуссчетного механизма; 5 – циферблат; 6 – арретир.
Ветроприемникомслужит крыльчатка 1, насаженная на трубчатую ось 2. На конце трубчатой оси вкорпусе 4 находится червяк, который через червячное колесо передает вращениекрыльчатки на зубчатый редуктор счетного механизма.
Счетныймеханизм имеет три стрелки, а на его циферблате 5 нанесены три шкалы: единиц,сотен и тысяч.
Включение ивыключение счетного механизма проводится арретиром 6. При повороте арретирапротив часовой стрелки, червячное колесо входит в зацепление с червяком иветроприемник анемометра соединяется со счетным механизмом. Для выключениясчетного механизма арретир поворачивают по часовой стрелке.
При измеренииболее высоких скоростей движения воздуха (от 1 до 20 м/с) применяют чашечныйанемометр типа МС‑13. Прибор отличается от крыльчатого анемометра тольковетроприемником, где вместо крыльчатки – крестовина с четырьмя полымиполушариями.
Во времязамера анемометр устанавливают вертикально таким образом, чтобы ось крестовинырасполагалась перпендикулярно направлению воздушного потока.
Термометрыслужатдля определения температуры воздуха. В настоящее время большее распространениеполучили ртутные термометры. Это объясняется их точностью и возможностьюприменения в широком диапазоне температур от -35 до +375оС.Спиртовые и другие жидкостные термометры менее точны, т. к. спирт принагревании выше 0оС расширяется не равномерно. Но они даютвозможность измерить очень низкие температуры до -130оС, для которыхртутные термометры непригодны, т. к. ртуть замерзает при температуре -38,9оС.
Для измерениятемпературы в производственных помещениях, как правило, используют ртутныетермометры с ценой деления шкалы 0,2оС. Лучшими из них являются«сухие» термометры аспирационных психрометров, служащих для определениявлажности воздуха.
Шаровойтермометр используетсядля определения ТНС-индекса. Температура внутри зачерненного шара измеряетсяртутным термометром, помещенным в центр шара. Зачерненный шар должен иметьдиаметр 90 мм, минимально возможную толщину и коэффициент поглощения 0,95.Точность измерения температуры внутри шара ±0,5оС.
4. Порядоквыполнения работы
4.1 Общиетребования
Ознакомитьсяс устройством, принципом действия приборов и лабораторной установки, порядкомпроведения исследований. Получить разрешение преподавателя и приступить квыполнению замеров, соблюдая правила предосторожности при работе сэлектрическими приборами.
Порядокпроведения замеров включает в себя три этапа: на первом этапе исследуютсямикроклиматические условия при неподвижном воздухе без тепловой нагрузки; навтором – при подвижном воздухе без тепловой нагрузки; на третьем – приподвижном воздухе и тепловой нагрузке. Скорость движения воздухаустанавливается, по заданию преподавателя, заслонкой на выпускном окневентиляторной установки.
4.2Определение относительной влажности
Смочитьбатист на резервуаре правого термометра. Для этого взять резиновый баллон спипеткой, заранее наполненной дистиллированной водой, и легким движениемдовести уровень воды в пипетке до черты. Если черта на пипетке отсутствует, тоследует довести уровень воды не далее 1 см от края пипетки и удержать ее на этом уровне при помощи зажима. После этого ввести пипетку до отказа вовнутреннюю трубку защиты и смочить батист на резервуаре термометра. Выждавнекоторое время (2–3 сек), не вынимая пипетки из трубки, разжать зажим и вынутьпипетку.
Осторожно,чтобы не сорвать пружину, завести вентилятор почти до отказа. Отсчет потермометрам провести на 4‑ой минуте после пуска вентилятора.
Определитьотносительную влажность по психрометрическому графику в следующем порядке: повертикальной линии отметить показания сухого термометра, а по наклонным –показания смоченного; на пересечении этих линий определить значенияотносительной влажности. Линии, соответствующие десяткам процентов, обозначенына графике цифрами: 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, и 90.
Температурувоздуха определить по показаниям сухого термометра.
Пример:Температура «сухого» термометра +21,7оС, влажного +14,3оС.На графике (рис. 4. 1) находим точку пересечения вертикальной и наклоннойлиний, которая будет находиться выше 42, но ниже 44. Следовательно, относительнаявлажность воздуха будет равна 43%.
4.3 Определениескорости движения воздуха
Перед началомзамера выключить с помощью арретира передаточный механизм анемометра и записатьначальное показание прибора по трем шкалам на циферблате. Установить анемометрв воздушном потоке ветроприемником навстречу и осью крыльчатки вдольнаправления потока. Через 5….10 сек включить одновременно механизм анемометра исекундомер
Спустя 1…2 минвыключить механизм и секундомер, записать конечное показание прибора и времяэкспозиции в секундах. Определить число делений, приходящихся на 1 сек,разделив разность конечного и начального показания на время экспозиции.
Потарировочному графику (рис. 4.2) определить скорость движения воздуха. Для этойцели на вертикальной оси графика найти число, соответствующее числу деленийшкалы счетчика анемометра за секунду. От этой точки провести горизонтальнуюлинию до пересечения с прямой графика. Из полученной точки пересечения опуститьвертикальную линию до пересечения с горизонтальной осью. Точка пересечения дастискомую скорость движения воздуха в м/с.
Пример:Начальное показание счетчика 4332, конечное – 5000. Разница в показаниях: 5000 –4332 = 168. Число делений в 1 сек равно: 168: 120 = 1,4. Согласно графику (рис.4.2) искомая скорость движения воздуха равна 0,7 м/с.
/>
Рис. 4.1.Психрометрический график
4.4Определениеиндекса тепловой нагрузки среды(ТНС – индекса)
ТНС – индексопределяется на основе величин температуры смоченного термометра аспирационногопсихрометра (tвл) и температуры внутри зачерненного шара (tш).
ТНС – индексрассчитывается по уравнению:
ТНС = 0,7 × tвл + 0,3 × tш
Дляопределения ТНС-индекса необходимо предварительно включить обогреватель, навремя, указанное преподавателем, для подогрева воздуха, поступающего на шаровойтермометр и подготовить психрометр и анемометр для замеров.
Таблица 5.1
Условия
опыта
Температуры
психрометра,
оС
Относительная влажность,
% Анемометраж
ТНС- индекс,
оС />
Время
замера, сек Начальное показание
Конечное
показание Разность Число делений за сек. Скорость движения воздуха, м/сек /> сухой влажный /> Неподвижный воздух 25 18 50 90 - - - - - - /> Подвижный воздух без тепловой нагрузки 25 16 38 240 5823 6170 347 1,44 0,74 - />
Подвижный
воздух с тепловой нагрузкой 29 20 73 230 6170 6530 360 1,56 0,78 - />
4.5Выводыи мероприятия по нормализации микроклиматав помещениях
ТНС-индекс неопределить, т. к. неизвестна температура зачерненного шара.
Параметрымикроклимата в аудитории 2А следующие:
1) принеподвижном воздухе: температура сухого термометра = 25 °С, влажного = 18 °С,относительная влажность 50%, время замера 90 секунд.
2) приподвижном воздухе без тепловой нагрузки: температура сухого термометра = 25 °С,влажного = 16 °С, относительная влажность 38%, время замера 240 секунд,скорость движения воздуха = 0,74 м/с.
3) приподвижном воздухе с тепловой нагрузкой: температура сухого термометра = 29 °С,влажного = 20 °С, относительная влажность 73%, время замера 230 секунд,скорость движения воздуха = 0,78 м/с.
Микроклимат вданном помещении не соответствует нормам по влажности слишком, низкая влажностьв аудитории следует проветривать помещение.
Для улучшениямикроклимата необходимо проводить мероприятия – кондиционирование воздуха, установлениедополнительных обогревающих устройств, регламентация времени работы.