Микроклимат производственных помещений. Показатели и методы измерения

Параметры воздуха рабочей зоны, приборы их контроля

Метеорологические условия на производстве, т. е. состояние воздушной среды оказывает влияние на течение жизненных процессов в организме человека и характеризует гигиенические условия труда на производстве.

Эти условия определяются температурой воздуха, оС; относительной влажностью воздуха, %; скоростью движения воздуха, м/с; интенсивностью теплового излучения, Вт/м2 (ккал/м2ч) и барометрическим давлением Па (мм рт. ст.).

Состояние воздушной атмосферы и микроклимата на производстве контролируется путем измерения температуры, влажности, скорости движения и состава воздуха. Полученные данные сопоставляются с допустимыми санитарно-гигиеническими требованиями (ГОСТ 12.1.005) к воздуху рабочей зоны *.

Температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха измеряют на высоте 1,0 м от пола или рабочей площадки при работах, выполняемых сидя, и на высоте 1,5 м – при работах, выполняемых стоя, и не ближе 1 м от нагревательных приборов и наружных стен.

Ртутные термометры применяются обычно при измерениях выше 0оС, а спиртовые – ниже 0оС. Для измерения температуры воздуха в условиях теплового излучения пользуются парным термометром: один термометр с зачерненной поверхностью резервуара с ртутью, другой – с покрытием из серебра. Для регистрации температуры во времени применяют термограф.

Рис. 2. Приборы для определения температуры и влажности воздуха:

а – статический психрометр; б – гигрограф.

* в обозначениях ГОСТ и СНиП далее условно не указывается год регистрации (последние две цифры).

Относительную влажность воздуха измеряют психрометрами и гигрометрами. Простейшим психрометром является – статический (психрометр Августа). Он состоит из сухого и влажного термометров (рис. 2, а).

Рис. 3. Приборы для измерения скорости воздушного потока и влажности воздуха:

а – анемометр чашечный; б – аспирационный психрометр; в – микроманометр; г – анемометр крыльчатый.

Для более точных измерений применяется аспирационный психрометр (психрометр Ассмана) – сухой и влажный термометр с встроенным вентилятором (рис. 3, б).

На основе показаний влажного и сухого термометров по таблицам определяется относительная влажность.

Для записи изменения влажности во времени применяется гигрограф (рис. 2,б).

Скорость движения воздуха измеряется анемометрами: от 0.3 до 5 м/с применяются крыльчатые анемометры (рис. 3, г), от 1 до 35 м/с – чашечные (рис. 3, а)

Для измерения скоростей воздушного потока менее 0,3 м/с применяются микроманометры (рис. 3, в) или электроанемометры.

Интенсивность теплового излучения измеряется актинометрами, действие которых основано на поглощении лучистой энергии и превращении ее в тепловую. Количество тепловой энергии регистрируется различными способами.

Чистый воздух содержит по объему: азот –78,08, кислород – 20,94, аргон, неон и др. инертные газы – 9,94; углекислый газ – 0,03, прочие газы – 0,01.

Получают все большее распространение электронные измерительные приборы, например

анемометры с пределом измерений от 0 до 40 м/с, измерители влажности – от 0 до 100% относительной влажности, термометры – от –50 до +1000 оС, а также приборы, измеряющие одновременно скорость движения, влажность и температуру воздуха.

При производственных процессах практически всегда выделяется тепло. Источниками тепла являются печи, котлы, паропроводы, газоходы и пар. В теплое время года добавляется тепло солнечного излучения.

Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Для нормального течения физиологических процессов в организме человека необходимо, чтобы выделяемое организмом тепло отводилось в окружающую среду. Когда это условие соблюдается, наступают условия комфорта и у человека не ощущается беспокоящих его тепловых ощущений – холода или перегрева.

Отдача тепла организмом человека Q происходит посредством теплопроводности через одежду Qо, конвекции в результате омывания воздухом тела человека Qк, излучения Qи, нагрева выдыхаемого воздуха Qв и за счет потоотделения – испарения влаги с поверхности кожи Qисп.. Количество тепла, отдаваемого организмом каждым из этих путей, зависит от параметров микроклимата на рабочем месте.

Рис.4. .Номограмма для определения эффективной температуры и зоны комфорта

Комфортные условия для организма человека обеспечиваются при соблюдении теплового баланса

Q = Qо + Qк + Qи + Qв + Qисп

Нарушение теплового баланса приводит к перегреву или переохлаждению организма , что, в свою очередь, приводит к потери трудоспособности, быстрой утомляемости. потери сознания и смерти.

Излучение тепла происходит в окружающую среду, если в ней температура ниже температуры поверхности одежды ( 27-30 оС) и открытых частей тела (33.5 оС). При высоких температурах (30 – 35 оС) окружающей среды теплоотдача излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплообмен идет в обратном направлении – от окружающей поверхности к человеку. Отдача тепла испарением пота зависит от относительной влажности и скорости движения воздуха. Зависимость теплоотдачи и потоотделения от температуры воздуха приведена на рис. 5, а, б.

Величина тепловыделения организмом человека зависит от степени физического напряжения и составляет от 75 ккал/ч в состоянии покоя до 430 ккал/ч при тяжелой работе. Для комфортных условий работы необходимо, чтобы тепловыделение организма равнялось его теплоотдаче, при этом температура внутренних органов человека остается постоянной (около 36.6 оС).

Рис. 5. График терморегуляции организма человека в зависимости от температуры

воздуха: а – при теплоизлучении, б – при потоотделении: 1-очень тяжелая работа;

2 – тяжелая работа; 3 – работа средней тяжести; 4 – легкая работа; 5 – покой.

Способность организма поддерживать постоянной температуру при изменении параметров микроклимата и при выполнении различной по тяжести работы называется терморегуляцией.

Терморегуляция обеспечивает равновесие между количеством тепла, непрерывно образующегося в организме в процессе обмена веществ, и излишками тепла, также непрерывно отдаваемого в окружающую среду, т. е. тепловой баланс организма человека.

Различают физическую и химическую терморегуляции. При физической – отдача тепла организмом в окружающую среду осуществляется тремя путями:

– в виде инфракрасных лучей (при низкой температуре окружающей среды) радиация; в этом случае теряется около 45% тепловой энергии, вырабатываемой организмом;

– нагревом воздуха, омывающим поверхность тела (конвекция) – теряется около 30% тепла;

– испарением пота – теряется около 13%.

Около 5% тепла расходуется на нагревание принимаемой пищи, воды и выдыхаемого воздуха; остальное тепло расходуется при химической терморегуляции.

При высокой температуре воздуха кровеносные сосуды поверхности тела расширяются, повышается приток крови и теплоотдача увеличивается. При снижении температуры воздуха сосуды поверхности тела сужаются, при этом уменьшается приток крови и отдача тепла. Таким образом, для теплового самочувствия человека важно определенное сочетание температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха. Нормальной температурой окружающей среды можно считать 15- 25 оС.

Повышенная влажность (больше 85% ) затрудняет терморегуляцию вследствие снижения испарения пота, а слишком низкая (меньше 20%) вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей. Нормальной считается влажность 40 – 60 %.

Относительная влажность – это отношение содержания водяных паров в 1 м3 воздуха к их максимально возможному содержанию при данной температуре, выраженное в процентах.

Движение воздуха в помещении способствует теплоотдаче организма, но при низкой температуре является неблагоприятным фактором. В зимнее время года скорость движения воздуха не должна превышать 0,3 – 0,5 м/с, а летом 0,5 – 1 м/с. Снижение теплоотдачи организма может привести к перегреву тела. Большая влажность воздуха, его неподвижность и наличие непроницаемой для воздуха и пота одежды способствует перегреву – нарушению терморегуляции организма. Терморегуляция организма резко нарушается при температуре воздуха выше 30 оС и влажности 85 % и более, при этом наблюдается нарастающая слабость, головная боль и может наступить тепловой удар, который сопровождается повышением температуры тела (до 40-41 оС) и потерей сознания.

Санитарно-гигиенические требования (ГОСТ 12.1.005) устанавливают оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.

Рабочая зона – это пространство высотой 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания работающих. Оптимальные условия обеспечивают поддержание теплового равновесия между организмом и окружающей средой, ощущение теплового комфорта.

Санитарно-гигиенические требования (ГОСТ 12.1.005) устанавливают необходимые параметры микроклимата в производственных помещениях с учетом:

· · периодов года:

а) холодный период с температурой наружного воздуха, равной +10 оС и ниже,

б) теплый период – выше +10 оС;

· · категорий работы – все работы по тяжести подразделяются на три категории:

а) легкие работы – категория I (затраты энергии до 150 ккал/ч – приборостроение);

б) работы средней тяжести – категория II (затраты энергии от 150 до 250 ккал/ч – механосборочные, прокатные цеха);

в) тяжелые работы – категория III (более 250 ккал/ч – физическое напряжение, переноска тяжестей – более 10 кг – кузнечные цеха с ручной ковкой и др.).

ГОСТ также устанавливает требования к проведению контроля за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Вредное действие на человека оказывают лучистая энергия (тепловая и солнечная радиация).

Лучистая энергия испускается нагретыми поверхностями парогенераторов, турбин, паропроводов и др. Лучистая энергия вызывает ожоги кожного покрова, а также воздействие на весь организм, особенно на нервную систему.

Меры защиты от воздействия на человека ненормальных метеорологических условий сводятся к поддержанию на данном уровне параметров микроклимата за счет кондиционирования воздуха, вентиляции; от теплового излучения применяются следующие меры: устраняющие источник тепловыделения, защищающие от тепловой радиации, облегчающие теплоотдачу тела человека, меры индивидуальной защиты.

Устранение источников тепловыделения возможно при изменении технологии (замена пламенных печей электрическими), при автоматизации и механизации ручного труда, сокращением длины паропроводов и т.п.

Защита от прямого действия лучистой энергии осуществляется в основном экранированием.

Экраны делятся на поглощающие и отражающие лучистое тепло. Они могут быть стационарными и подвижными.

Поглощающие экраны выполняются в виде завес, щитов. Завесы устанавливаются против излучающих проемов и выполняются либо из мелких металлических цепей, снижающих лучистый поток на 60 – 70 %, либо из водяной пленки, поглощающей до 90 % излучений и пропускающей видимые излучения.

Отражающие экраны выполняются из кирпича, алюминия, жести, асбеста, алюминиевой фольги на асбесте или металлической сетке и др. материалов. Экраны могут быть одно- и многослойными, причем свободное перемещение воздуха между слоями увеличивает эффективность экранирования.

Индивидуальная защита в горячих цехах достигается спецодеждой , выполненной из не воспламеняющегося, стойкого против воздействия лучистого тепла, прочного, мягкого материала: из сукна, брезента или синтетического полотна, химически обработанных с металлическим покрытием тканей.

Костюм в виде комбинезона часто выполняется пневматическим с подачей под него воздуха по шлангу. Применяются шляпы из войлока, фетра или грубошерстного сукна, в также теплостойкие обувь и рукавицы.

Глаза от воздействия лучистой энергии защищают очками со светофильтрами: при температуре 1800 оС – синие стекла СС-11, при более высоких – темные ТС 2, ТС 3. Очки крепятся к козырьку или полям головного убора.

Применение очков обязательно, т. к. длительное воздействие инфракрасных лучей (определенной длины – лучи Фохта) опасно для глаз – вызывают катаракту глаз (помутнение хрусталика).

Для восполнения потерь влаги и солей, теряемых при потоотделении, а также для профилактики теплового удара необходимо выполнение определенного питьевого режима, особенно в горячих цехах.

Все предприятия должны быть обеспечены доброкачественной питьевой водой, раздача которой должна производиться посредством фонтанчиков, бачков с насадками, установленными на высоте 1 м от пола и др.

Приборы для измерения параметров микроклимата

Чтобы узнать, насколько фактическое состояние воздушной среды в рабочей зоне соответствует нормативным значениям параметров микроклимата, измеряют температуру, влажность, скорость движения воздуха и интенсивность теплового излучения от нагретых тел, которые измеряются специальными приборами для контроля микроклимата.

Относительную влажность воздуха чаще всего измеряют психрометрами: стационарным Августа и аспирационным Ассмана. Относительную влажность можно также определить непосредственно по циферблату гигрометра, принцип работы которого основан на способности человеческого волоса изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха.

Скорость движения воздуха от 0,5 до 10 м/с измеряют крыльчатым анемометром, а от 1 до 20 м/с — чашечным. Скорость движения воздуха менее 1 м/с измеряют кататермометром, который представляет собой спиртовой термометр с большим шаровым или цилиндрическим резервуаром и капилляром, расширяющимся в верхней части.

Интенсивность теплового излучения определяют актинометром, на задней стенке которого расположены белые и зачерненные алюминиевые пластины, соединенные с термопарами.

Атмосферное давление измеряют барометрами, шкала которых может быть отградуирована в миллиметрах ртутного столба или килопаскалях (БАММ-1).

Что входит в понятие «микроклимат помещения»

Микроклимат помещения – совокупность параметров, определяющих состояние внутренней среды рабочих мест, производственных цехов, складов и т. д. Микроклиматические показатели способны оказывать влияние на самочувствие находящихся в помещении людей, протекание технологических процессов, работоспособность оборудования, сохранность сырья и готовой продукции.

Микроклимат любого помещения характеризуется следующими показателями:

Измерение температуры воздуха и рабочих поверхностей

Рис. 3 Термограф

Особенности произведения измерений:

• в нескольких точках помещения;
• в разное время;
• на расстоянии 1,3–1,5 м от уровня пола;
• не ближе, чем в 1 м от стен и нагревательных приборов.

Температуры поверхностей измеряются посредством установки чувствительных датчиков. Прибор состоит из контактного элемента, термопары и корпуса с экраном.

Рис. 4 Измерение контактной температуры

Комплексный контроль микроклимата в помещении

Мониторинг микроклиматических показателей часто требует комплексного подхода – важно не просто контролировать различные параметры помещения, но и учитывать их взаимозависимость. Процедура контроля микроклимата обязательна для большинства промышленных сфер, и требует применения специализированного измерительного оборудования, отличающегося высокими показателями точности.

Приборы контроля микроклимата производственной среды

Параметры микроклимата в производственных помещениях кон­тролируются различными средствами измерения. Для измерения температуры воздуха в помещениях применяют ртутные (для из­мерения температуры выше 0°С) и спиртовые (для измерения тем­пературы ниже 0°С) термометры. Если требуется постоянная реги­страция изменения температуры во времени, используются тер­мографы (например, термограф типа М-16 для регистрации изменений температуры за сутки или неделю). Существуют и дру­гие устройства для измерения температуры воздуха, например на основе термопары.

Для измерения относительной влажности воздуха используются психрометры и гигрометры. Психрометр — это устройство, состоящее из су­хого и влажного термометров. У влажного термометра резервуар обернут гигроскопической тканью (бязью), конец которой опу­щен в стаканчик с дистиллированной водой. Сухой термометр по­казывает температуру воздуха в помещении, а влажный — более низкую температуру, так как испаряющаяся с поверхности влаж­ной ткани вода отнимает тепло у резервуара термометра. Суще­ствуют специальные переводные психрометрические таблицы, позволяющие по разности температур сухого и влажного термо­метров определять относительную влажность воздуха в помеще­нии. Более точным является аспирационный психрометр, который также состоит из сухого и влажного термометров, помещенных в металлические трубки и обдуваемых воздухом со скоростью 3. 4 м/с. В результате этого повышается стабильность показаний термомет­ров и практически устраняется влияние теплового излучения. Оп­ределение относительной влажности осуществляется также с ис­пользованием психрометрических таблиц. Аспирационные психрометры, например МВ-4М или М-34, могут быть использованы для одновременного измерения в помещении температуры возду­ха и относительной влажности.

Другим устройством для определения относительной влажнос­ти служит гигрометр, действие которого основано на свойстве не­которых органических веществ (органических мембран, человечес­кого волоса) удлиняться во влажном воздухе и укорачиваться в су­хом. Измеряя деформацию чувствительного элемента (мембраны или волоса), можно судить о величине относительной влажности в про­изводственном помещении. Гигрографы записывают изменения ве­личины относительной влажности как функцию времени. Примером такого гигрографа может служить прибор типа М-21, который осу­ществляет недельную запись регистрируемого параметра.

Скорость движения воздуха в производственном помещении измеряется анемометрами. Работа крыльчатого анемометра основа­на на изменении скорости вращения специального колеса, осна­щенного алюминиевыми крыльями, расположенными под углом 45° к плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса. Ось колеса соединена со счетчиком оборотов. При изменении скорости воздуш­ного потока изменяется и скорость вращения колеса, т.е. изменяется число оборотов за определенный промежуток времени. По этой информации можно определить скорость воздушного потока.

Крыльчатые анемометры рекомендуется применять для изме­рения скорости воздушного потока в интервале 0,4. 10 м/с, а при скоростях 1. 35 м/с применяются чашечные анемометры, в кото­рых крылья заменены чашечками. Примером крыльчатого анемометра служит прибор АСО-3 типа Б, чашечного — типа МС-134.

При отклонении параметров микроклимата от величин, создаю­щих комфортные условия, большое значение имеет правильный вы­бор спецодежды. При работе в помещениях с пониженной темпера­турой воздуха необходимо использовать утепленную спецодежду. Для персонала, занятого в горячих цехах, используют спецодежду, изго­товленную из материалов с низкой теплопроводностью.

Измерение параметров микроклимата

Находясь на рабочем месте, персонал подвергается влиянию определенных климатических факторов. Состояние климата внутренней среды рабочей зоны, или микроклимата требует контроля.

Внутренний климат производственных цехов формируется под влиянием ряда условий, зависит от характера технологического процесса, размера помещения, количества работающих в нем людей, сезона года, состояния вентиляционной системы. Он может меняться на протяжении рабочего дня, различаться на отдельных участках одного и того же помещения. Совершенно разные внутренние метеоусловия формируются, например, в котельных и пищеблоках.

Рис. 1 Котельная

Рис. 2 Пищеблок

Измерение параметров микроклимата законодательно закреплено в документе СанПиН 2.2.4.548 – 96 и СанПиН 2.2.4.3359-16, здесь же определены параметры внутренних метеорологических условий. К ним относятся:

• температура воздуха (Сº);
• температура поверхностей (измеряется при наличии источников выделения тепла, Сº);
• влажность воздуха: абсолютная, максимальная, относительная – рассчитывается путем деления абсолютного значения на максимальное, выражается в процентах;
• скорость перемещения воздушного потока (м/с);
• интенсивность теплового излучения (Вт/кв. м).

Каждый нормируемый показатель имеет предельные значения. Цель измерения – установить его величину и сравнить с допустимыми нормами.

Для определения каждого параметра созданы специальные приборы и разработаны методики.

Приборы контроля параметров микроклимата

Чем же важен микроклимат и каковы параметры микроклимата жилых и производственных помещений?

Микроклимат – это достаточно сложная система, требующая определения тех факторов, которые оказывают непосредственное влияние на человека.

На вопрос: какие санитарно-гигиенические требования нарушаются чаще всего, можно дать однозначный ответ – требования к микроклимату производственных помещений.

В процессе труда в производственном помещении человек находится под влиянием определенных метеорологических условий – климата внутренней среды этих помещений. К основным нормируемым показателям микроклимата воздуха рабочей зоны относятся:

Существенное влияние на параметры микроклимата и состояние человеческого организма оказывает также интенсивность теплового излучения (I, Вт/м 2 ) различных нагретых поверхностей, температура которых превышает температуру в производственном помещении.

Если ограничиться рутинными ситуациями, т.е. исключить наиболее экстремальные воздействия (эпидемии, вредные химические вещества на производстве, ионизирующие излучения и пр.), то микроклимат, несомненно, является одним из наиболее существенных факторов среды. Из других, сопоставимых по значимости, факторов можно отметить шум и вибрацию.

Вредному и опасному воздействию метеоусловий среды подвергаются работники таких производств, как кухни предприятий общественного питания, котельные центрального отопления, прачечные, продуктовые склады, теплицы и другие предприятия, действующие в любом населенном пункте.

Роль параметров микроклимата недооценена в общественном сознании, она растет вместе с индустриализацией общества, ведущей к увеличению времени, которое человек проводит в закрытых помещениях – жилых и производственных.

Измерение микроклимата на производстве – это весьма трудоемкая и дорогостоящая операция, требующая многократных измерений и последующего комплексного анализа результатов. Оценка микроклимата проводится на основе измерений его параметров (температура, влажность воздуха, скорость его движения, тепловое излучение) на всех местах пребывания работника в течение смены и сопоставляется с нормативами.

Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.

Если измеренные параметры соответствуют требованиям, то условия труда по показателям микроклимата характеризуются как:

Если показатели микроклимата не соответствуют допустимым нормам, то условия труда относят к вредным. В таком случае устанавливают степень вредности, которая характеризует уровень перегревания или охлаждения организма человека.

Наша компания позаботилась о том, чтобы облегчить эту работу – в комплект поставки наших приборов входит интеллектуальный комплекс НТМ-ЭкоМ. С его помощью в интерактивном режиме составляется план инструментальных измерений, который затем заносится в измерительный прибор. Полученные по этому плану результаты измерений передаются в ПК, где они анализируются программой на соответствие действующим нормативам. Программа оформляет всю необходимую документацию (рабочий журнал, протокол измерений, экспертное заключение).

Комплекты для контроля параметров микроклимата

Комплект жилинспектора для контроля параметров микроклимата «НЕДОРОГОЙ»

Применение: Измерение и регистрация температуры воздуха в жилом и других помещениях с автоматическим формированием Отчёта.

Цена без поверки: 3963 руб. Цена с поверкой: 4423 руб.

Комплект жилинспектора для контроля параметров микроклимата «ПОПУЛЯРНЫЙ»

Измерение и регистрация температуры и отн. влажности воздуха в жилом и других помещениях с автоматическим формированием Отчёта.

Цена без поверки: 4948 руб. Цена с поверкой: 5466 руб.

Комплект жилинспектора для контроля параметров микроклимата «УНИВЕРСАЛЬНЫЙ»

1. Измерение и регистрация температуры воздуха 2. Измерение температуры горячей и холодной воды из крана. 3. Измерение и регистрация температуры радиатора отопления.

Цена без поверки: 4164 руб. Цена с поверкой: 4854 руб.

Комплект жилинспектора для контроля параметров микроклимата «ПРОФИ»

1. Измерение и регистрация температуры и отн. влажности воздуха в жилом и других помещениях с автоматическим формированием Отчёта. 2. Измерение температуры горячей и холодной воды из крана. 3. Измерение температуры радиатора отопления контактным методом.4. Измерение температуры прямой и обратной воды в системе отопления с установкой датчиков в гильзу или на поверхности трубы.

Цена без поверки: 11492 руб. Цена с поверкой: 13570 руб.

Комплект жилинспектора для контроля параметров микроклимата «ПРОФИ-МАКС»

1. Измерение и регистрация температуры и отн. влажности воздуха в жилом и других помещениях с автоматическим формированием Отчёта. 2. Регистрация температуры на входе в дом системы отопления и в обратке в течение длительного периода, например в течение отопительного сезона. 3. Измерение температуры горячей и холодной воды из крана.4. Измерение температуры радиатора отопления контактным методом.5. Измерение температуры прямой и обратной воды в системе отопления с установкой датчиков в гильзу или на поверхности трубы.

Цена без поверки: 17643 руб. Цена с поверкой: 21123 руб.

В каждый комплект входит блокнот Рэлсиб-ЖКХ, в котором содержится информация основных действующих Стандартов в области микроклимата в ЖКХ, а также справочник с наиболее необходимыми для энергетиков, КИПовцев данными.

Оптимальные приборы для контроля микроклимата в сфере ЖКХ от НПК Рэлсиб

Изготавливая достаточно большой ассортимент переносных цифровых измерителей и регистраторов, а также датчиков температуры мы можем предложить оптимальные комплекты измерительных приборов для решения различных задач в ЖКХ.

Все предлагаемые нами приборы внесены в Гос. реестр средств измерений и могут поставляться с Гос. поверкой. Также мы осуществляем периодическую недорогую юстировку и поверку наших приборов, что даёт несомненную выгоду нашим Заказчикам.

Мы изготавливаем современные приборы, с помощью которых многие задачи, в частности по контролю микроклимата в жилых помещениях можно решать легко, просто и на высоком уровне.

Измерение интенсивности теплового излучения

Для измерения этого параметра микроклимата применяют актинометры. Прибор трансформирует лучистую энергию в тепловую. На чувствительном элементе в шахматном порядке расположены пластинки, блестящие и затемненные. Темные участки поглощают тепло, а блестящие – отражают, благодаря чему пластинки нагреваются с разной интенсивностью. Из-за разницы температур возникает электродвижущая сила, которая регистрируется в единицах тепловой радиации.

Контроль параметров микроклимата.

Параметры микроклимата в производственных помещениях контролируются различными контрольно-измерительными приборами. Для измерения температуры воздуха в производственных помещениях применяют ртутные (для измерения температуры выше 0 °С) и спиртовые (для измерения температуры ниже 0 °С) термометры. Если требуется постоянная регистрация изменения температуры во времени, используют приборы, называемые термографами – регистрируют изменение температуры за определенный период (сутки или неделю). Температура воздуха в производственных помещениях измеряется в нескольких точках на рабочих местах в разное время на высоте 1,3-1,5м от пола и не ближе 1м от нагревательных приборов и наружных стен.

Для измерения относительной влажности воздуха используются приборы, называемые психрометрами и гигрометрами, а для регистрации изменения этого параметра во времени служит гигрограф.

Простейший психрометр (статический психрометр Августа) – это устройство, состоящее из сухого и влажного термометров. У влажного термометра резервуар обернут гигроскопической тканью, конец которой опущен в стаканчик с дистиллированной водой. Сухой термометр показывает температуру воздуха в производственном помещении, а влажный – более низкую температуру, так как испаряющаяся с поверхности влажной ткани вода отнимает тепло у резервуара термометра. Существуют специальные переводные психрометрические таблицы, позволяющие по температурам сухого и влажного термометров определять относительную влажность воздуха в помещении.

Более сложным по конструкции, но и более точным является так называемый аспирационный психрометр (психрометр Ассмана) который также состоит из сухого и влажного термометров, помещенных в металлические трубки и обдуваемых воздухом со скоростью 3—4 м/с, в результате чего повышается стабильность показаний термометров и практически устраняется влияние теплового излучения. На основе показаний влажного и сухого термометров по таблицам определяется относительная влажность.

Другим устройством для определения относительной влажности служит гигрометр, применяемый для записи изменения влажности во времени, действие которого основано на свойстве некоторых органических веществ (органических мембран, человеческого волоса) удлиняться во влажном воздухе и укорачиваться в сухом. Измеряя деформацию чувствительного элемента (мембраны или волоса), можно судить о величине относительной влажности в производственном помещении. Прибор осуществляет суточную или недельную запись регистрируемого параметра.

Скорость движения воздуха в производственном помещении измеряется приборами – анемометрами.

Работа крыльчатого анемометра основана на изменении скорости вращения специального колеса, оснащенного алюминиевыми крыльями, расположенными под углом 45′ к плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса. Ось колеса соединена со счетчиком оборотов. При изменении скорости воздушного потока изменяется и скорость вращения колеса, т. е. увеличивается (уменьшается) число оборотов за определенный промежуток времени. По этой информации можно определить скорость воздушного потока.

Крыльчатые анемометры рекомендуется применять для измерения скорости воздушного потока в интервале 0,4—10 м/с, при скоростях 1—35 м/с применяются чашечные анемометры, в которых крылья заменены чашечками. Для замера малых скоростей менее 0,4 м/с используются электроанемометры.

Интенсивность теплового излучения измеряют актинометрами, действие которых основано на поглощении лучистой энергии и превращении ее в тепловую, количество которой регистрируется.

В основу приборов положен принцип термоэлектрической батареи. Чувствительный элемент актинометра состоит из алюминиевой пластинки, на которой в шахматном порядке расположены зачерненные и блестящие секции. Зачерненные полоски интенсивно поглощают тепловое излучение, а блестящие отражают его, поэтому первые из них нагреваются значительно сильнее, чем вторые. Положительные спаи термопар, соединенные между собой последовательно, присоединены к зачерненным полоскам алюминиевой фольги и нагреваются под воздействием теплового излучения значительно сильнее, чем отрицательные спаи, присоединенные к блестящим полоскам. Под воздействием разности температур возникает термоЭДС (электродвижущая сила), которая измеряется чувствительным прибором, отградуированным в единицах тепловой радиации (Вт/м).

При отклонении параметров микроклимата от величин, создающих комфортные условия, большое значение имеет правильный выбор спецодежды. При работе в помещениях с пониженной температурой воздуха необходимо использовать утепленную спецодежду. Для персонала, занятого в горячих цехах, используют спецодежду, изготовленную из материалов с низкой теплопроводностью.

В производственных помещениях

Измерения показателей микроклимата в целях контроля их соответствия гигиеническим требованиям должны проводиться не реже двух раз в год – в холодный и в теплый периоды года.

В холодный период года измерения проводятся в дни с температурой наружного воздуха, отличающейся от средней температуры наиболее холодного месяца зимы не более, чем на 5 °С, в теплый период года – в дни с температурой наружного воздуха, отличающейся от средней максимальной температуры наиболее жаркого месяца не более, чем на 5 °С. Частота измерений в указанные периоды года определяется стабильностью производственного процесса, функционированием технологического и санитарно-технического оборудования.

При выборе участков и времени измерения необходимо учитывать все факторы, влияющие на микроклимат рабочих мест (фазы технологического процесса, функционирование систем вентиляции и отопления и др.). Измерения показателей микроклимата следует проводить не менее 3 раз в смену (в начале, середине и в конце). При колебаниях показателей микроклимата, связанных с технологическими и другими причинами, необходимо проводить дополнительные измерения при наибольших и наименьших величинах термических нагрузок на работающих.

Измерения следует проводить на рабочих местах. Если рабочим местом являются несколько участков производственного помещения, то измерения осуществляются на каждом из них.

При наличии источников локального тепловыделения, охлаждения или влаговыделения (нагретых агрегатов, окон, дверных проемов, ворот, открытых ванн и т.д.) измерения следует проводить на каждом рабочем месте в точках, минимально и максимально удаленных от источников термического воздействия.

Минимальное количество участков измерения температуры,

При работах, выполняемых сидя, температуру поверхностей, температуру и скорость движения воздуха следует измерять на высоте 0,1 и 1,0 м, а относительную влажность воздуха – на высоте 1,0 м от пола или рабочей площадки. При работах, выполняемых стоя, температуру поверхностей, температуру и скорость движения воздуха следует измерять на высоте 0,1 и 1,5 м, а относительную влажность воздуха на высоте 1,5 м. Следует отметить, что температуру поверхностей необходимо измерять в тех случаях, когда рабочие места удалены от поверхностей на расстояние не более двух метров.

При наличии источников лучистого тепла тепловое облучение на рабочем месте необходимо измерять от каждого источника, располагая приемник прибора перпендикулярно падающему потоку. Измерения следует проводить на высоте 0,5; 1,0 и 1,5 м от пола или рабочей площадки.

Температуру воздуха измеряют обычно ртутными термометрами. Для определения наибольшей и наименьшей температуры воздуха за тот или иной период времени пользуются максимальными и минимальными термометрами, имеющими приспособление для фиксации в одном случае максимальной, а в другом – минимальной температуры. Для регистрации температуры во времени служат самопишущие приборы — термографы (например, термограф метеорологический). Приемной частью термографов является изогнутая биметаллическая пластина, связанная при помощи рычага и стрелки с пером. Запись температур производится на ленте, опоясывающей барабан, приводимый в движение часовым механизмом.

Температуру и относительную влажность воздуха при наличии источников теплового излучения и воздушных потоков на рабочем месте следует измерять аспирационными психрометрами, которые защищены от воздействия теплового излучения и скорости движения воздуха. При отсутствии в местах измерения лучистого тепла и воздушных потоков температуру и относительную влажность воздуха можно измерять психрометрами, не защищенными от воздействия теплового излучения и скорости движения воздуха. Могут использоваться также приборы, позволяющие раздельно измерять температуру и влажность воздуха.

Относительная влажность воздуха. Наиболее простыми приборами для определения относительной влажности воздуха являются психрометры: стационарные (психрометр Августа) или аспирационные. Они состоят из двух одинаковых ртутных термометров — сухого и влажного. Резервуар ртутного термометра обернут гигроскопической тканью, конец которой опущен в стаканчик с дистиллированной водой. В процессе испарения влаги он показывает более низкую температуру, чем сухой. По разности показаний этих термометров, пользуясь специальными таблицами или графиком, определяют относительную влажность воздуха.

Аспирационный психрометр снабжен в верхней части прибора вентилятором, который приводится в действие заводным механизмом или электромотором, он с равномерной скоростью протягивает через прибор исследуемый воздух. Этот прибор более точен, чем стационарный, так как конструкция его исключает влияние, связанное с неравномерной скоростью воздуха и воздействием теплового облучения. Рекомендуются следующие типы российских аспирационных психрометров, позволяющие проводить измерения температуры и влажности — МВ-4М (от-30 до +50 °С; 10—100%), М-34 (от -30 до +50 °С; 10-100 %), ПВУ-1М (от 0 до +45 °С; 40—80 %).

Из зарубежных следует упомянуть немецкий психрометр фирмы «Теsto», который позволяет кроме температуры дополнительно измерять скорость движения воздуха.

Для оценки совместного действия параметров микроклимата используются шаровые термометры (шаровой термометр типа 90 позволяет осуществлять измерения в температурных диапазонах 0—50 и 30—100 °С). Для определения тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс) измеряют величины температуры внутри зачерненного шара и температуры по смоченному термометру аспирационного психрометра.

Температура внутри зачерненного шара измеряется термометром, резервуар которого помещен в центр зачерненного полого шара. Температура внутри зачерненного шара отражает влияние температуры воздуха, температуры поверхностей, скорости движения воздуха и теплового облучения. Зачерненный шар должен иметь диаметр 90 мм, минимально возможную толщину и коэффициент поглощения 0,95, а также должен быть выполнен из материала с высокой теплопроводностью. Точность измерения температуры внутри шара ± 0,5 °С.

Метод измерения и контроля ТНС-индекса аналогичен методу измерения и контроля температуры воздуха.

Скорость движения воздуха следует измерять анемометрами вращательного действия (крыльчатые, чашечные и др.). Легкая крыльчатка первого, вращающегося в токе воздуха, кинематически связана с механизмом вращения стрелок циферблата, градуированного на метры. До начала измерения определяют направление движения воздуха и устанавливают анемометр так, чтобы ось колеса крыльчатки была расположена параллельно потоку воздуха. Затем включают одновременно анемометр и секундомер. Через 0,5—1 мин они одновременно выключаются, и путем деления показания анемометра на время, отмеченное секундомером, определяется скорость воздуха. Крыльчатый анемометр позволяет определять скорости воздуха в пределах 0,3—40 м/с (например, крыльчатые анемометры АСО-3 и АП-1м позволяют проводить измерения, соответственно, в диапазонах 0,3—5 м/с и 0,5—40 м/с).

В чашечном анемометре приемной частью служат четыре полушария, укрепленные на вертикальной оси. Вращение их отмечается счетчиком так же, как и у крыльчатого анемометра. Чувствительность чашечных анемометров меньше, чем крыльчатых. Они применяются для замера больших скоростей (например, чашечный анемометр МС-13 с пределами измерения 1—30 м/с).

Для замера малых скоростей движения воздуха (0,05—2,0 м/с) может быть использован кататермометр. Это термометр с цилиндрическим или шаровым резервуаром внизу, который переходит в капилляр с расширением верхней части. Шкала кататермометра проградуирована от 35 до 38 °С в цилиндрическом приборе и от 33 до 40 °С – в шаровом. Применение прибора основано на зависимости скорости охлаждения его резервуара от метеорологических условий, в частности, от скорости движения воздуха.

Малые величины скорости движения воздуха (менее 0,5 м/с), особенно при наличии разнонаправленных потоков, можно измерять термоэлектроанемометрами, а также цилиндрическими и шаровыми кататермометрами при защищенности их от теплового излучения.

Термоэлектроанемометры измеряют скорость движения воздуха в малых диапазонах (до 2 м/с). В этих приборах приемником служит проволока, нагреваемая электротоком до заданной температуры, измерение температуры производится электротермометром или термопарой (например, термоанемометр ТАМ-1 с диапазоном измерений 0,1-2,0 м/с).

Температуру поверхностей следует измерять контактными приборами (типа электротермометров, например, марки МТ-57 М) или дистанционными (пирометры и др.).

Интенсивность теплового облучения следует измерять приборами, обеспечивающими угол видимости датчика, близкий к полусфере (не менее 160 град.) и чувствительными в инфракрасной и видимой области спектра (актинометры, радиометры и т.д.). Действие этих приборов основано на поглощении лучистой энергии и превращении ее в тепло; количество его регистрируется различными способами. Наибольшее распространение получили актинометры, принцип действия которых основан на термоэлектрическом эффекте.

Рекомендованы следующие типы актинометров с диапазонами измерений: инспекторский (350—1400 Вт/м2, 0,5—20 кал/см2 · мин), ИМО-5 (10—7000 Вт/м2), неселективный радиометр «Аргус 3» (1—2000 Вт/м2), многоканальный универсальный радиометр-фотометр «Аргус» (0,001—2000 Вт/м2) и др. (см. приложение 1).

Все средства измерения, используемые для определения уровней показателей микроклимата, должны быть метрологически аттестованы, в установленные сроки должны проходить государственную поверку.

Требования к измерительным приборам

Контрольные вопросы к разделу 3:

1. Какие физические факторы производственной среды составляют микроклимат?

2. Как влияет микроклимат на здоровье и работоспособность?

3. Какими путями происходит теплообмен между человеком и окружающей средой?

4. Какие изменения в организме работника могут произойти при несоблюдении гигиенических нормативов факторов микроклимата?

5. Чем характеризуется нагревающий микроклимат?

6. Чем характеризуется охлаждающий микроклимат?

7. Что характеризует индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс)?

8. Как определяют тепловую нагрузку среды?

9. Для каких периодов года проведено нормирование микроклимата?

10. Какой период года называют холодным?

11. Какой период года называют теплым?

12. Из каких условий установлены оптимальные показатели микроклимата?

13. На каких рабочих местах необходимо поддерживать оптимальные показатели микроклимата?

13. Из каких условий установлены допустимые показатели микроклимата?

14. Как определить среднесменную температуру воздуха, если рабочим местом является несколько участков производственного помещения?

15. Влияет ли наличие теплового облучения рабочего места на максимально допустимую температуру на этом рабочем месте?

16. С какой целью ограничивают время пребывания работников на рабочих местах при температуре воздуха на рабочих местах выше или ниже допустимых величин?

17. В зависимости от каких факторов проведено нормирование показателей микроклимата для рабочих мест, расположенных в отапливаемых производственных помещениях?

18. Какими факторами формируется микроклимат в производственном помещении?

19. На каком уровне по высоте рабочей зоны производят контроль температуры воздуха?

20. На каком уровне по высоте рабочей зоны производят контроль скорости движения воздуха?

21. На каком уровне по высоте рабочей зоны производят контроль относительной влажности воздуха?

22. На какой высоте от пола или рабочей площадки следует проводить измерения теплового излучения при наличии источников лучистого тепла в производственных помещениях?

23. В каких случаях необходимо контролировать температуру поверхностей ограждения?

25. Какие факторы учтены при нормировании показателей микроклимата в зимний период для рабочих мест, расположенных в неотапливаемых производственных помещениях и на открытых территориях?

26. Какие технологические и санитарно-технические средства защиты работников от неблагоприятного воздействия микроклимата существуют?

27. Когда в холодный и теплый периоды года следует производить измерения показателей микроклимата в производственных помещениях?

28. Какие приборы используют для измерения показателей микроклимата?

29. Какие условия должны быть соблюдены при использовании измерительных приборов?

Приборы и комплексы для контроля климатических показателей

Главным прибором, применяемым для мониторинга микроклимата, служит термогигрометр. Он может задействоваться как самостоятельный прибор, так и в составе специализированных систем контроля. Системы мониторинга микроклимата имеют различную комплектацию, что позволяет применять такое комплексное оборудование в самых разнообразных помещениях на производствах, в офисных зданиях и т. д. Помимо термогигрометра, для мониторинга микроклиматических показателей применяют термоанемометры, газоанализаторы, люксметры, контактные термометры.

На что влияют показатели микроклимата

Показатели микроклимата оказывают значительное влияние на широкий спектр факторов, необходимых для нормальной жизнедеятельности и работы в помещении. Так от температуры воздуха на рабочем месте напрямую зависит комфортность пребывания сотрудников. Поддержание оптимальной температуры в помещении позволяет регулировать защитные процессы организмов, предотвращать рост заболеваемости работников, распространение инфекций и т. д. Помимо этого температурная стабильность необходима для осуществления производственных процессов, хранения материалов и продукции. Температурные показатели тесно взаимосвязаны с уровнем относительной влажности воздуха, в связи с чем для их контроля часто задействуют многофункциональное оборудование. Для мониторинга применяются специальные измерители температуры и влажности воздуха – термогигрометры.

Относительная влажность воздуха играет немаловажную роль для обеспечения комфортных условий на промышленных объектах. Оптимальные показатели влажности в помещениях необходимы для эффективной работы и отдыха трудящихся, создания определенных производственных условий, исключения ряда факторов, способных нанести вред оборудованию и препятствующих нормальному хранению материалов.

Скорость движения воздушных потоков также необходимо учитывать при формировании микроклимата в офисных и производственных помещениях. Контроль данного показателя необходим для достижения необходимой степени воздухообмена в помещении, оказания благоприятного воздействия на здоровье и самочувствие работников. Одна и та же скорость движения воздуха при различной температуре может влиять на организм как положительно, так и отрицательно. Именно поэтому для комплексного контроля и регуляции всех микроклиматических параметров применяются многофункциональные приборы и комплексы мониторинга.