Метеорологические условия на промышленных предприятиях

Основные понятия и определения

Метеорологические условия на производстве или микроклимат определяют следующие параметры: температура воздуха в поме­щении, °С; относительная влажность воздуха, %; подвижность воздуха, м/с; тепловое излучение, Вт/м2. Эти параметры отдельно и в комплексе влияют на организм человека, определяя его само­чувствие.

Температура воздуха в помещении зависит в основном от про­изводственного процесса, при осуществлении которого, как прави­ло, всегда выделяется теплота. Источниками теплоты являются печи, котлы, паропроводы, газоходы и пр. Она выделяется при сжигании топлива, при нагреве, расплавлении или обжиге мате­риалов, а также при переходе электрической энергии в тепловую, при трении движущихся частей машин и т. п. В теплое время го­да добавляется еще и теплота солнечного излучения.

Передача теплоты от нагретых поверхностей и предметов со­вершается различными путями, поэтому теплота, выделяющаяся в производственных помещениях, оказывает неодинаковое влия­ние на температуру воздуха в рабочей зоне и на самочувствие работающих.

Тела более нагретые отдают теплоту менее нагретым тремя путями: теплопередачей (теплопроводностью) - при непосредствен­ном контакте тел; конвекцией, т. е. передачей теплоты окружаю­щему воздуху, который, нагреваясь, отдает его холодным поверх­ностям, около которых холодный воздух охлаждается; лучеиспусканием, или тепловой радиацией.

В производственном помещении передача теплоты осуществля­ется в основном конвекцией и лучеиспусканием. Передача тепло­ты конвекцией зависит от формы и состояния поверхности, от тем­пературы окружающего воздуха (вернее, от разницы температур нагретого тела и охлаждающего его воздуха) и от скорости движе­ния воздуха вдоль нагретой поверхности. Передача теплоты луче­испусканием зависит от температуры поверхности и степени ее черноты: темные шероховатые поверхности излучают теплоты больше, чем гладкие, блестящие. От температуры воздуха пере­дача теплоты излучением не зависит.

Лучистая энергия не поглощается окружающим воздухом, она превращается в тепловую энергию в поверхностных слоях облучае­мого тела. Потоки тепловых излучений состоят главным образом из инфракрасных лучей (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Температурные и волновые характеристики источников излучения

Относительная влажность (отношение содержания водяных паров в 1 м3 воздуха к их максимально возможному содержанию) характеризует влажность воздуха при определенной температуре. Влажность воздуха влияет на теплообмен в организме человека— в основном на отдачу теплоты испарением. Средний уровень отно­сительной влажности 40—60% соответствует условиям метеороло­гического комфорта при покое или при очень легкой физической работе.

Подвижность воздуха (скорость движения), увеличивая интен­сивность испарения, может иметь положительное значение с точки зрения физического охлаждения лишь до температуры воздуха 35—36 °С. При дальнейшем повышении температуры окружающей среды единственным путем теплопередачи является испарение. Од­нако при повышении температуры свыше 40 °С движение даже от­носительно сухого воздуха может оказаться неблагоприятным фактором. Горячий воздух отдает теплоту телу, и подвижность возду­ха в этом случае приводит не к охлаждению, а, наоборот, к нагре­ванию.

Если некоторые из поверхностей, окружающих человека, имеют высокую тем­пературу, то определенные поверхности кожи и одежды интенсивно облучаются тепловыми лучами и поглощают их, что может вызвать перегревание организма. Количество теплоты q, воспринимаемое таким путем 1 м2 облучаемой поверхности в час, определяется выражением:

если

если IF

,

где F— излучающая поверхность, м2; t— температура излучающей поверхности, 0С;

— расстояние между поверхностью и человеком, м.

Действие микроклимата на человека. Обмен веществ в организ­ме человека, протекающий в клетках и тканях, сопровождается образованием тепла, часть которого отдается наружу. В обычных условиях в организме человека поддерживается постоянное соот­ношение между приходом и расходом тепла, поэтому температура тела сохраняется на уровне, необходимом для нормального осу­ществления жизненных процессов. Такое соотношение поддержи­вается в организме человека благодаря функции терморегуляции и в том случае, если температура окружающего воздуха меняется. Поддержание температуры тела человека на определенном уровне (36—37°С) является сложной функцией, которая обеспечивается совместным действием химической и физической терморегуляции, т. е. систем, регулирующих обмен веществ и теплообразование, с одной стороны, и кровоснабжение кожи, потоотделение и дыхание, с другой стороны.

При изменении влажности и температуры воздуха теплоотдача с поверхности тела человека будет неодинаковой. При этом по­требность организма в теплоотдаче бывает неодинаковой и зави­сит от интенсивности нагрева тела человека в связи с разной ин­тенсивностью работы и теплоизлучений от посторонних источников тепла, а также от влажности окружающей среды. Определенное соотношение перечисленных факторов должно создавать условия комфорта, т. е. обеспечивать такие соотношения температуры, влажности и скорости движения воздуха, при которых человек за­трачивает минимум энергии для терморегуляции организма и име­ет минимальную нагрузку на сердечно-сосудистую систему. Это обеспечивает постоянную температуру тела человека при разных условиях окружающей среды.