Короткі теоретичні відомості. Самопочуття людини багато в чому залежать від стану навколишнього середовища і насамперед від зміни метеорологічних умов (мікроклімату – в виробничому і

Самопочуття людини багато в чому залежать від стану навколишнього середовища і насамперед від зміни метеорологічних умов (мікроклімату – в виробничому і побутовому середовищах) [1-5, 10-13].

Для підвищення працездатності і збереження здоров’я важливо створити для людини стабільні метеорологічні умови – мікроклімат повітряного середовища, в поняття якого входять температура, відносна вологість, швидкість руху повітря, інтенсивність теплового випромінювання, барометричний тиск.

Між організмом людини і зовнішнім середовищем відбувається безперервний процес теплового обміну, який полягає в передачі виробленого організмом тепла в навколишнє середовище або отриманні тепла із зовнішнього середовища. При цьому треба мати на увазі, що незалежно від температури довкілля температура людини зберігається постійною на рівні 36,5–37⁰С. Досліджено, що діапазон можливих температур, при яких організм людини зберігає життєздатність, відносно невеликий. Людина вмирає при підвищенні температури тіла вище 43⁰С і при зниженні її до 27–25⁰С. Віддача тепла організмом здійснюється конвекцією, випромінюванням та випаровуванням вологи. При низькій температурі довкілля питома вага конвекційних втрат зростає, а при підвищеній – зростають втрати тепла за рахунок випаровування.

Вологість повітря значно впливає на терморегуляцію організму людини. Дія температури навколишнього середовища залежить від супутньої відносної вологості повітря. Підвищена вологість є несприятливим фактором не тільки в умовах спеки, але і в умовах низьких температур. Так, при високій температурі і вологості повітря відбувається перегрів організму, загрожуюче тепловим ударом. Перегрів організму може бути викликаний також інфрачервоним випромінюванням прямих сонячних променів. При низьких температурах відбувається переохолодження організму, що призводить до нежиті.

Людина працездатна і відчуває себе добре, якщо температура повітря знаходиться в межах 18–22⁰С, відносна вологість складає 40–60%, а швидкість руху повітря – 0,1–0,2 м/с.

Значні коливання параметрів мікроклімату призводять до порушення терморегуляції організму, тобто здатності організму підтримувати постійну температуру тіла. Це призводить до порушень кровообігу, центральної нервової системи, потовиділення, що може бути причиною підвищення чи пониження температури тіла, слабості, запаморочення, іноді втрати свідомості, привести до зниження працездатності, а також в деяких випадках до захворювань.

Для забезпечення нормального мікроклімату в приміщеннях встановлюють оптимальні і допустимі температуру, відносну вологість, швидкість руху повітря в певних діапазонах в залежності від пори року та категорії робіт (таблиця 6.1).

Оптимальні показники мікроклімату розповсюджуються (для виробництва) на всю робочу зону приміщень. Допустимі показники встановлюються у випадках, коли за технологічними, технічними, економічними причинами неможливо забезпечити оптимальні норми.

Рік поділяють на теплий та холодні періоди. Теплий період – період року, який характеризується середньодобовою температурою зовнішнього повітря +10⁰C і вище, а холодний – період, що характеризується температурою нижчою +10⁰С.

Поділ робіт на категорії – це розмежування робіт на основі загальних енерговитрат організму. Легкі фізичні роботи (категорія І) охоплюють види діяльності, при яких втрати енергії складають до 138 Дж/с – категорія Іа та 138-172 Дж/с – категорія Іб. До категорії Іа відносяться роботи, які виконуються сидячи і не потребують фізичного навантаження, до категорії Іб – роботи, які виконуються сидячи, стоячи (чи пов’язані з пересуванням) і потребують деяких фізичних навантажень. Фізичні роботи середньої важкості (категорія ІІ) охоплюють види діяльності, при яких витрати енергії складають 172–232 Дж/с – категорія ІІа, та 232–293 Дж/с – категорія ІІб. До категорії ІІа відносяться роботи, пов’язані з пересуванням, переміщенням до 1 кг вантажів (в положенні стоячи чи сидячи), які потребують певного фізичного навантаження, а до категорії ІІб відносяться роботи, які виконуються стоячи, пов’язані з пересуванням, перенесенням до 10 кг вантажів і супроводжуються помірним фізичним навантаженням. Тяжкі фізичні роботи (категорія ІІІ) охоплюють види діяльності, при яких витрати енергії перевищують 293 Дж/с, тобто роботи, пов’язані з постійним переміщенням вантажів більше 10 кг, та потребують великих фізичних навантажень.

Температура повітря в приміщеннях вимірюється ртутними чи спиртовими термометрами. При наявності джерела теплового випромінювання використовують парний термометр. До його складу входять два термометри, резервуари яких в одному зачорнено, в другому посріблено. Реальну температуру повітря визначають за формулою:

 

t = t_c – k(t_c – t_з) (6.1)

 

де: t_c – показання посрібленого термометра, t_з – показання зачорненого термометра; k – стала приладу, визначається емпірично.

Для безперервної реєстрації температури використовують самописні прилади – термографи. Основною частиною приладу, яка реагує на зміну температури повітря є біметалічна пластинка.

Виміри проводяться в одній–двох точках на рівні 1,3–1,5м від підлоги. Якщо температура повітря біля підлоги значно відрізняється від температури повітря верхньої зони приміщення, вона вимірюється на рівні ніг (0,2–0,3 м від підлоги).

Відносна вологість повітря (відношення фактичного вмісту водяних парів в грамах, які знаходиться в даний час в 1 м³ повітря, до максимально можливого їх вмісту в цьому об'ємі) визначається психрометрами стаціонарними (психрометр Августа) чи аспіраційними.

 

Таблиця 6.1 – Нормовані параметри мікроклімату приміщень

		Температура, 0С	Відносна вологість, %	Швидкість руху повітря, м/с
Період року	Катег. робіт	опти­мальна	допустима на роб. місцях	опти­мальна	допус­тима	опти­мальна	допус­тима*
			постій­них	непостій­них
Холод­ний	Легка:
	Іа	22–24	21–25	18–26	40–60		0,1	< 0,1
	Іб	21–23	20–24	17–25	40–60		0,1	< 0,2
	Середньої важкості:
	ІІа	18–20	17–23	15–24	40–60		0,2	< 0,3
	ІІб	17–19	15–21	13–23	40–60		0,2	< 0,4
	Важка ІІІ	16–18	13–19	12–20	40–60		0,3	< 0,5
Теплий	Легка:
	Іа	23–25	22–28	20–30	40–60	55 при 280С	0,1	0,1–0,2
	Іб	22–24	21–28	19–30	40–60	60 при 270С	0,2	0,1–0,3
	Середньої важкості:
	ІІа	21–23	18–27	17–29	40–60	65 при 260С	0,3	0,2–0,4
	ІІб	20–22	16–27	15–29	40–60	70 при 250С	0,3	0,2–0,5
	Важка ІІІ	18–20	15–26	13–28	40–60	75 при 240С та нижче	0,4	0,2–0,6
* Більша швидкість руху повітря в теплий період року відповідає максимальній температурі року, менша – мінімальній. Для проміжних величин температури повітря швидкість його руху може бути визначена інтерполяцією.

 

Психрометр Августа складається з двох ртутних термометрів. Ртутна кулька одного з термометрів обгорнута марлею, кінець якої у вигляді джгута опускається в стаканчик з чистою водою. Цей термометр називається вологим, другий – сухим. При випаровуванні води з поверхні марлі ртуть вологого термометра охолоджується. Випаровування відбувається тим інтенсивніше, чим сухіше повітря і чим більше швидкість його руху. Відповідно змінюється і кількість тепла, яке віднімається від вологого термометра. Тому вологий термометр показує більш низьку температуру, чим сухий.

В аспіраційному психрометрі (рисунок 6.1) два ртутних термометри закріплені в металевій оправі і поміщені в захисні металічні трубки, з’єднані одним повітряводом з вентилятором, який знаходиться зверху приладу; через трубку з рівномірною швидкістю протягується повітря, завдяки чому забезпечується постійність психрометричного коефіцієнта, а також виключається вплив теплового випромінювання. За показниками термометрів, користуючись спеціальними психрометричними таблицями чи графіками (таблиця 6.2, рисунок 6.2), які прикладаються до приладу визначають відносну вологість повітря. Визначення відносної вологості по психрометричному графіку проводиться в такій послідовності: за вертикальними лініями відкладаються показання сухого термометра, а по нахильним – показання вологого термометра; на перетині цих ліній отримують значення відносної вологості, виражене в процентах.

Рисунок 6.1 – Аспірацій ний психрометр Асмана 1– Термометри; 2 – Захисні трубки; 3 –Вентилятор

 

 

Таблиця 6.2 – Психрометрична таблиця для температур від 0 до +25⁰С за вологим термометром аспіраційного психрометра

Показання вологого термометра	Різниця у показаннях сухого та вологого термометрів, 0С
	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0

 

Для систематичних спостережень за вологістю повітря використовують самопишучі прилади – гігрографи. В якості сенсора, який реагує на зміну вологості використовується пучок волосся (волосся в вологому повітрі здовжується, в сухому – скорочується). Прилад забезпечує безперервну реєстрацію змін відносної вологості повітря впродовж довгого часу.

Швидкість вітру визначається за дванадцятибальною шкалою Бофорта, деякі показники цієї шкали приведені в таблиці 6.3.

Вимірювання швидкості руху повітря здійснюється анемометрами. Для виміру в приміщеннях використовуються два типи анемометрів – чашечний та крильчастий (рис. 6.3).

 

 

 

Таблиця 6.3 – Показники шкали Бофорта

Характеристика руху повітря	Бал за шкалою	Швидкість вітру, м/с
Штиль		0,0 – 0,5
Легкий вітер		1,8 – 3,3
Сильний вітер		9,9 – 12,4
Шторм		18,3 – 21,5
Ураган		>29

 

а) Чашечний анемометр б) Крильчатий анемометр

Рисунок 6.3 – Зовнішній вигляд анемометрів

 

Чашечний анемометр дозволяє заміряти швидкість руху повітря від 1 до 20 м/с, крильчатий анемометр використовується при замірах швидкостей від 0,5 до 5 м/с. Для визначення малих швидкостей руху повітря менше 0,5м/с використовуються термоанемометри і кататермометри. До кожного приладу прикладаються тарировочні графіки для отримання реальної швидкості руху повітря.

Вимірювання атмосферного тиску відбувається за допомогою барометрів–анероїдів метеорологічного типу – БАММ. Дія барометру–анероїду заснована на властивості мембранної анероїдної коробки деформуватися при зміні атмосферного тиску. Лінійні переміщення мембрани перетворюються передаточним ричажним механізмом в кутові переміщення показуючої стрілки приладу. Для безперервної реєстрації зміни барометричного тиску використовуються барографи.

Інтенсивність теплового (інфрачервоного) випромінювання вимірюється актинометрами.

Ступінь переносимості людиною теплової радіації [11]:

кВт/м2	0,56	0,84	1,4	2,1	3,5	7,0	10,5	14,0
Час	невизначено довго	6хв	2,5...5хв	1хв	0,5хв	5...11с	3...7с	1...5с

В організмі людини відбуваються біохімічні зміни: підвищення кількості залишкового азоту, зменшення насиченості крові киснем і т.і. ІЧ-промені з λ=0,7..1,5 мкм проникають глибоко в ткані, з λ=1,5...3 мкм – поглинаються шкірою. Неприємність теплової дії збільшується з підвищенням λ_max (і зниженням Т джерела випромінювання).

Разом з тим, значне переохолодження організму людини призводить до втрати свідомості та смерті (табл.6.4).

 

Таблиця 6.4 – Допустимий час перебування людини у воді

в залежності від Т[11]

Т води,0С	tдоп, хв	t втрати свідомості	t наст. смерті
	1...2	15...30 хв	15...90 хв
10...12		30...60 хв	1...2 год
13...15		2...4 год	6...8 год
16...18		2...4 год	6...8 год
19...21		3...7 год	Безпечно для життя

 

Таблиця 6.5 – Охолоджуюча дія вітру виражена через еквівалентну температуру

Пока­зання термо­метра, °С	Еквівалентні температури повітря у штиль,°С при швидкості вітру, м/с	Небез­пека обмороження
	2,2	4,4	6,6	8,8	11,0	13,3	15,4
+10	+10	+8,9	4,4	6,6	0,0	--1,1	-2,2	-2,8	Мала
+4,4	+4,4	+2,8	-2,2	-5,6	-7,8	-8,9	-10,6	-11,7
-1,1	-1,1	-2,8	-8,9	-12,8	-15,6	-17,8	-18,9	-20,0
-6,7	-6,7	-8,9	-15,6	-20,6	-23,3	-26,1	-27,8	-28,9
-12,2	-12,2	-14,4	-22,8	-27,8	-31,7	-33,9	-36,1	-37,2	Підвищена
-17,8	-17.8	-20,7	-29,4	-35,6	-39,4	-42,2	-44,5	-46,1
-23,3	-23,3	-26,1	-36,1	-42,8	-47,2	-50,6	-52,8	-55,0
-28,8	-28,8	-32,0	-43,2	-49,5	-55,0	-58,9	-61,7	-63,3	Найбільша
-34,4	-34,4	-37,6	-50,0	-57,8	-63,3	-66,7	-70,0	-72,2
-40,0	-40,0	-44,0	-56,7	-65,0	-71,0	-75,6	-78,3	-80,6
-45,5	-45,5	-49,4	-63,9	-72,8	-78,9	-83,3	-87,2	-89,4
-51,1	-51,1	-55,6	-70,6	-80,0	-86,7	-91,7	-95,6	-98,3

 

Вітер також здійснює охолоджуючу дію на людину. Ця дія може бути визначена через еквівалентну температуру повітря (табл.. 6.5).

Наприклад, при t= –12,2⁰С, v=17,6 м/с, t_екв= –38,3⁰С. Це означає, що відкриті ланки тіла людини будуть перебувати під охолоджуючою дією вітру, яка аналогічна тому, якби температура повітря була –38,3⁰С при відсутності вітру. Тому виникає небезпека обмороження відкритих ланок тіла (симптоми ”траншейної стопи”), воно може мати місце при будь-якій температурі, наведеній в таблиці 6.4. Жирна ламана лінія поділяє на три області небезпеки: нижня – максимальна небезпека, підвищена – середня частина таблиці, верхня – мінімальна небезпека. Ефективна температура враховує, крім швидкості повітря, ще відносну вологість (рис. 6.5).