ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ


ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

ЦЕЛЬ: Овладеть методами исследования микрокли­мата производственных помещений, отработать навыки из­мерения параметров метеорологических условий и опре­деления их соответствия санитарным нормам.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . Метеорологические условия - это физическое состояние воздушной среды, которое определяется действующим на организм человека сочетанием температуры, влажности, скорости движения воздуха, атмосферного давления и излучения нагретых поверхностей (лучистого тепла).

         Микроклимат характеризует метеорологические условия на ограниченной территории и оказывает существенное влияние на протекание внутренних процессов в организме человека, его работоспособность.

         Температура воздуха - параметр, отражающий его тепловое состояние. Характеризуется кинетической энергией движения молекул газов воздуха.

         Влажность воздуха - параметр, отражающий содержание в воздухе водяных паров. Различают абсолютную, максимальную и относительную влажность воздуха. Абсолютной влажностью называется плотность водяного пара в воздухе, выраженная в г/м3. Максимальной влажностью называется максимально возможная плотность водяных паров при данной температуре. Относительной влажностью воздуха называется отношение абсолютной влажности к максимальной  при одинаковых температуре и давлении. Относительная влажность выражается в %.

         Движение воздуха в рабочей зоне может быть вызвано неравномерным нагревом воздушных масс, действием вентиляционных систем или технологического оборудования и измеряется в м/с.

         Атмосферное давление характеризуется интенсивностью силы тяжести вышестоящего столба воздуха на единицу поверхности и измеряется в Па.

         Лучистое тепло (инфракрасная радиация) представляет собой электромагнитные излучения нагретых тел с длиной волны от 780 до 106 нм.

         Комплексное воздействие на человека вышеперечисленных факторов обуславливает тот или иной микроклимат в рабочей зоне. При их благоприятных сочетаниях, с учетом характера и тяжести выполняемой работы, человек находится в комфортных условиях и может плодотворно трудиться. Неблагоприятное сочетание метеорологических условий может вызвать перегрев или переохлаждение. ГОСТ 12.1.005-88 "ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования" устанавливает для рабочих зон производственных помещений оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха (таблица 2) для холодного (среднесуточная температура наружного воздуха ниже +10°С) и теплого (+10°С и выше) периодов года.

Таблица 2 - Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений (ГОСТ 12.1.005-88)

РАБОТА 1. Исследование микроклимата помещений

Задание 1. Освоить правила (методику) измерения температуры воздуха помещений и определить темпе­ратурный режим в учебной аудитории

Правила (методика) измерения температуры воздуха

При измерении температуры воздуха необходимо определить:

температуру воздуха в момент измерения;

температурный режим закрытых помещений;

колебания температуры на протяжении времени.

Правила измерения температуры воздуха различны в зави­симости от поставленной задачи. При определении только тем­пературы воздуха необходимо исключить влияние на термометр прямых солнечных лучей и сильно нагретых или охлажденных предметов. Если термометр укреплен на металлической доске (штанге), то вследствие нагревания ее или при охлаждении, по­казания термометра будут значительно изменены по сравнению с истинными данными. Поэтому в закрытых помещениях термо­метр следует защитить от лучистого тепла или влияния холод­ных стен экраном в виде листа картона или фанеры. В практике часто приходится определять совокупность различных климати­ческих факторов, действующих на термометрический прибор в момент исследования. В этих случаях защищать термометр от лучистого тепла не следует.

В жилых помещениях и общественных зданиях температуру воздуха измеряют посередине комнаты на высоте 1,5 м от по­ла. Показания будут более точными, если измерять в разных местах помещения (у пола, около окон и т.д.) и из полученных данных вычислить среднее значение. В производственных помещениях температуру воздуха измеряют в рабочей и соседних зо­нах на разном уровне. Отсчет показаний термометров произво­дят спустя 10 минут от начала определения.

При исследовании температуры закрытых помещений чаще всего определяют их температурный режим. Под этим терми­ном понимают показатели температуры воздуха помещений на различных уровнях и в различных направлениях по горизон­тали и вертикали. Целью такого исследования является опре­деление равномерности (перепадов) температуры в различных плоскостях, что зависит от качества постройки и свойств стро­ительных материалов, состояния погоды, системы и эксплуата­ции отопления и вентиляции в данном помещении и т. д. В этих случаях измерения проводятся в различных точках: у вну­тренней (теплой) стены, в центре помещения и у наружной (хо­лодной) стены на расстоянии 0,2 м от нее (разница температур по горизонтали от стен с окнами до противоположных им стен не должна превышать в жилых помещениях 2°С). В этих точках устанавливаются шесты, на каждом из которых развешивают 3 термометра на уровне 0,1-1-1,5 м от пола (разница температур по вертикали, т. е. около пола и на высоте головы не должна превышать в жилых помещениях 2,5°С). Выбор этих точек обу­словливается следующим: температура воздуха на уровне 10 см от пола дает представление о температуре воздуха на уровне ног. При этом 1 м соответствует зоне дыхания взрослого чело­века в сидячем положении, 1,5 м - уровню дыхания человека стоя.

Для оценки отопления измеряется температура воздуха не только по диагонали помещения, но и вблизи источника отопления, у окон и в холодных углах. Изменяются также и вер­тикальные точки: они будут соответствовать уровню 10 см от пола, 1,5 м от пола и 0,5 м от потолка. Последняя точка необхо­дима для измерения температуры воздуха под потолком и дает возможность судить о конвекционных потоках в помещении и о равномерности размещения нагретых масс воздуха.

Среднюю суточную температуру воздуха выводят из ряда наблюдений (утром, днем, вечером, ночью) делением общей сум­мы температур на число определений. В производственных поме­щениях при равномерном ходе технологических процессов тем­пературу воздуха измеряют в начале, середине и в конце рабо­чего дня; при периодическом же характере производственного процесса необходимо дополнительно определять температуру в отдельные моменты.

Колебания температуры на протяжении времени определя­ются с помощью самопишущих приборов термографов.

Определение температурного режима в учебной аудитории

С помощью шестов с развешенными на них термометрами по вышеуказанной методике провести измерение температуры воз­духа (по горизонтали и вертикали) в учебной аудитории. Данные исследования можно выполнить (применительно к тем же точ­кам) также с использованием электрического термометра.

Результаты измерений оформить в виде таблицы 3.

Таблица 3

На основании полученных результатов измерений дать гиги­еническую оценку температурного режима в учебной аудитории с указанием мероприятий (при необходимости) по его улучше­нию с учетом нормативных требований.

Задание 2. Освоить методы исследования влажности воздуха помещений и определить относительную влаж­ность воздуха в учебной лаборатории

Методы исследования влажности воздуха

Определение абсолютной влажности воздуха может быть произведено путем нахождения точного весового количества во­ды, заключающейся в воздухе в виде пара. Этот способ точен, но сложен, труден и в практике широко не применяется.

Гораздо более распространены способы определения относи­тельной влажности воздуха при помощи аспирационных психро­метров или волосяных гигрометров.

Устройство и порядок использования аспирационного пси­хрометра изложены выше (занятие 1).

Вычисление абсолютной влажности воздуха при определении ее аспирационным психрометром производится по формуле Шпрунга:

,

где: А искомая абсолютная влажность;

f максимальная влажность воздуха при температуре влажного психрометра,

0,5 — постоянный психрометрический коэффициент;

t1 температура "сухого" термометра;

t2 температура "влажного" термометра;

В барометрическое давление в момент наблюдения;

755 — среднее барометрическое давление.

Пример: При исследовании влажности воздуха "сухой" термометр показал 15°С, "влажный" - 10°С, барометрическое давление 754 мм рт. ст. В Приложении 2.1. находим f, которая при 10°С равна 9,21 мм. Подставляем в формулу все величины:

Вычисление относительной влажности производится по формуле

,

где:   R искомая относительная влажность;

А абсолютная влажность;

F максимальная влажность при температуре "сухого" термометра.

В данном примере F при температуре 15°С равна 12,79 мм рт. ст. (Приложение 2.1), отсюда:

.

Относительную влажность можно определить также по психрометрической таблице (Приложение 2.2). Искомую влажность находят в точке пересечения линии, идущей горизонтально от показания "сухого" термометра с линией, проведенной вертикально от показания "влажного" термометра.

Для непосредственного определения относительной влажности воздуха применяют гигрометры - волосяные и пленочные, основанные на способности волоса или биологической пленки, вследствие гигроскопичности, увеличиваться в размере во влажной среде и уменьшаться в сухой.

При пользовании подобными приборами не требуется производить вычислений - показания относительной влажности в процентах даются сразу на циферблате.

Волосяные гигрометры могут давать ошибки до 15% относительной влажности и больше. Пользоваться волосяными гигрометрами можно только для ориентировочных исследований, не требующих точности, а также для измерения влажности при температуре воздуха ниже нуля.

Колебания влажности на протяжении времени регистрируются с помощью самопишущих приборов гигрографов.

Определение относительной влажности воздуха в учебной лаборатории

Пользуясь аспирационным психрометром и вышеописанной методикой, провести определение относительной влажности воздуха в учебной лаборатории по психрометрической таблице (Приложение 2.2).

На основании сравнения полученных результатов с нормативными требованиями составить заключение об уровне относительной влажности воздуха в исследуемом помещении и дать (при необходимости) предложения по ее оптимизации.

Задание 3. Освоить методы исследования подвижности (скорости движения) воздуха

Для определения скорости движения воздуха пользуются анемометрами, принцип их работы основан на вращении током воздуха лопасти колесика, обороты которого, через систему зубчатых передач, сопровождаются передвижением стрелки, расположенной на циферблате. Наиболее часто применяются динамические анемометры двух систем: крыльчатые и чашечные. Принципиальное устройство анемометров приведено в материалах за­нятия 1.

Техника работы с анемометрами. При наблюдениях необходимо поставить анемометр так, чтобы направление воздушных потоков было перпендикулярно плоскости вращения лопасти (или чашечек). Перед измерением записывают показания со стрелок, начиная с циферблата, где имеется указание "тысяча", затем с циферблата "сотни" и далее записывается показание стрелки на большом циферблате, отмечающем десятки и единицы. Если стрелка стоит между цифрами, то записывается значение меньшей цифры. После снятых показаний перед работой прибору дают вращаться 1-3 минуты вхолостую при вы­ключенном счетчике оборотов стрелок, затем включают кнопку прибора (стрелки начинают двигаться) и одновременно пускают секундомер или отмечают начало работы прибора по часам с секундной стрелкой. Через 3 минуты кнопку выключают и за­писывают новые показания стрелок. Разница между последними и первоначальными показаниями прибора, разделенная на число секунд наблюдения, даст представление о скорости движения в метрах в секунду.

Для крыльчатого анемометра расчет ведется несколько ина­че: разница в показаниях прибора до и после измерения, делен­ная на время наблюдения в секундах, показывает число делений в секунду. Эта величина по графику, прилагаемому к каждому прибору, переводится в метры в секунду (рис. 14).

Для получения более точных результатов измерения про­водятся трижды, по 3 минуты каждое. Для вычисления скоро­сти движения воздуха используют среднюю арифметическую из трех вычисленных скоростей.

Для гигиенической оценки микроклимата закрытых помеще­ний необходимо бывает знать скорость движения воздуха, кото­рая, как правило, настолько мала, что измерить ее анемометром невозможно вследствие малой его чувствительности. В этих случаях для измерения подвижности воздуха можно применять ка­татермометр.

Методика определения скорости движения воздуха с помо­щью кататермометра. Опустить кататермометр в подогретую до 60-70°С воду. После того, как спирт заполнит 1/3 часть верхнего резервуара, кататермометр вытереть насухо и повесить на место измерения. Определить время охлаждения от 38 до 35°С. В начале и  конце опыта термометром измерить температуру воздуха. Вычислить вспомогательную величину Q по формуле:

,

где t1 и t2 - температуры воздуха в начале и конце измерений, °С.

         Определить теплоотдачу кататермометра Н по формуле:

,

где F - фактор кататермометра, мкал/см2;

 t - время охлаждения кататермометра от 38 до 35°С, с.

Фактор прибора кататермометра показывает потери тепла с каждого см2 поверхности шарового резервуара при охлаждении его от 38 до 35°С. Фактор наносится заводом-изготовителем на кататермометре.

Определить соотношение H/Q и по таблице 4 определить скорость движения воздуха.

Таблица 4 - Определение скорости движения воздуха по шаровому кататермометру

Определить  соответствие измеренных параметров микроклимата оптимальным нормам по ГОСТ 12.1.005-88 (таблица 2) и сделать выводы. Результаты эксперимента оформить в виде таблицы 5.

 

Таблица 5 - Исследование параметров микроклимата помещения

Период года ______________________________________________________

Вид работы по степени тяжести______________________________________

 

Наименование

 

Обозначение,

Значение параметров

параметров

Прибор

ед. измерения

измеренное

оптимальное

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1.     Перечислите и дайте определение микроклиматическим показателям. В чем они измеряются?

2.     В чем разница между оптимальными и допустимыми микроклиматическими параметрами?

3.     Как влияют различные метеорологические параметры на теплообмен человека с окружающей средой?

4.     Что такое терморегуляция организма?

5.     В чем разница между относительной и абсолютной влажностью воздуха?

6.     Какими приборами можно определить параметры микроклимата в рабочей зоне?

7.     Какие недостатки при определении влажности присущи психрометру без вентилятора в сравнении с аспирационным психрометром?

8.     Показания какого термометра больше: сухого или влажного? Могут ли их показания быть равными?

9.     В чем состоит принцип действия чашечного и крыльчатого анемометров?

10.           Что такое фактор прибора кататермометра?

 

ПРИЛОЖЕНИЯ К ЗАНЯТИЮ 2

 

Приложение 2.1. Максимальное напряжение водяных паров при разных

                              температурах (мм рт. ст.)