Метеорологические условия на производстве
К метеорологическим условиям на производстве относятся нагретость, влажность, подвижность воздуха и инфракрасное излучение.
Вызываемое метеорологическими условиями интенсивное тепловое или холодовое воздействие может привести к значительным изменениям жизнедеятельности организма и вследствие этого к снижению производительности труда, повышению общей заболеваемости работающих. Поэтому проблеме создания благоприятных метеорологических условий на производстве уделяется в гигиене труда большое внимание.
Особенности производственных метеорологических условий
Метеорологические условия в производственном помещении в целом, как и на отдельных рабочих местах, часто весьма изменчивы и зависят от метеорологических условий наружной атмосферы, мощности источников тепловыделений и теплопоглощения в производственном помещении, расположения рабочего места среди тепловыделяющихся и теплопоглощающих агрегатов, расстояния рабочего места до проемов, через которые поступает наружный воздух, а также от воздухообмена. Метеорологические условия, особенно температура воздуха и интенсивность инфракрасного излучения, меняются на протяжении рабочей смены, различны на отдельных участках одного и того же цеха, неравномерны по вертикали и горизонтали.
Отдельные компоненты метеорологического фактора характеризуются следующими особенностями.
Нагретость воздуха. Во многих цехах металлургической, машиностроительной, химической промышленности, на ряде производств промышленности строительных материалов, легкой и пищевой промышленности и др. производственный микроклимат характеризуется высокой температурой воздуха, часто в сочетании с инфракрасным излучением.
Это обусловливается:
1) технологическим оборудованием, вмещающим высоконагретые продукты (плавильные, обжигательные, нагревательные, сушильные печи, паровые котлы, паропроводы и т. п.);
2) нагретыми до высокой температуры обрабатываемыми материалами и готовыми предметами (расплавленный металл, стекло, поковки, слитки и т. п.);
3) выделением тепла при экзотермических химических реакциях;
4) выбиванием горячих паров и газов через неплотности печей, аппаратов, труб, паропроводов и др.;
5) переходом в теплоту электрической и механической энергии движущихся станков и механизмов (например, в текстильной промышленности);
6) нагревом помещения прямыми солнечными лучами, особенно в летнее время в южных районах (инсоляция).
Тепловыделения от указанных источников нередко настолько велики, что значительно превышают теплопотери через наружные ограждения зданий и вызывают значительную нагретость воздуха. По существующим «Санитарным нормам проектирования промышленных зданий» (СН-245-71) тепловыделения, не превышающие 20 ккал на 1 м3помещения в час, считаются незначительными, и цехи с такими тепловыделениями относятся к холодным. Цехи же с тепловыделениями, превышающими 20 ккал на 1 м3помещения в час, относятся к горячим.
В отдельных цехах высокая нагретость воздуха сочетается с высокой влажностью (красильные цехи текстильной промышленности, бумажная промышленность и др.).
В ряде производств работа выполняется при низкой температуре в специальных рабочих помещениях (бродильные отделения пивоваренных заводов, холодильники и др.) или на открытом воздухе в зимний и переходные периоды года (строительные работы, лесозаготовки, рыбные промыслы и др.). Близкие к этим условия могут наблюдаться в различных производствах при работах в неотапливаемых производственных помещениях в эти периоды года.
Инфракрасное излучение. Важной особенностью производственного микроклимата является инфракрасное излучение.
По своей физической природе оно представляет невидимое электромагнитное излучение с длиной волны от 0,76 мк до 1 мм в виде потока частиц, обладающих волновыми и квантовыми свойствами.
Инфракрасное излучение является функцией теплового состояния источника излучения. Общая мощность излучения и распределение его по отдельным участкам спектра зависят от абсолютной температуры излучающего тела. По классификации, предложенной МОК в 1963 г., выделяются три области инфракрасного излучения (ИК-излучения): ИК-А (λ от 0,78 до 1,4 мк), ИК-В (λ от 1,4 до 3 мк) и ИК-С (λ от З мк до 1 мм). Распространяясь от источника излучения в виде электромагнитных волн, инфракрасные лучи, поглотившись тканями человеческого тела, вызывают наряду с разнообразными изменениями в организме их нагревание.
Инфракрасное излучение подчиняется следующим основным законам, установленным применительно к абсолютно черному телу (т. е. поглощающему все направленное на него излучение).
1. Лучеиспускание обусловливается только состоянием излучающего тела и не зависит от окружающей среды (закон Прево — Кирхгофа).
2. С повышением температуры излучающего тела мощность излучения увеличивается пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры (закон Стефана — Больцмана):
Е — КТ4,
где Е — мощность излучения; К — константа = 1,38·10-12 малых калорий в секунду.
3. Произведение абсолютной температуры излучающего тела на длину волны излучения с максимальной энергией λmax есть величина постоянная (первый закон Вина — закон смещения):
λmax · Т = К,
причем К=2960, если λmax выражается в микронах.
Из этих законов вытекает, что с повышением температуры излучающего тела:
а) возрастает энергия излучения во всех участках спектра;
б) максимум энергии излучения перемещается в сторону волн с меньшей длиной.
Законы эти имеют очень важное гигиеническое значение, так как исходя из закона смещения Вина и данных о температуре излучающего тела, можно составить представление о спектральной характеристике излучающего тела. Используя в несколько измененном виде формулу, вытекающую из закона Стефана — Больцмана, можно определить величину теплообмена излучением в производственных условиях.
Температура нагрева поверхности большинства производственных источников излучения (печи, электрические дуги, нагретый металл и др.) от 800 до 3500°; максимум излучения у них приходится на длину волны от 0,7 до 3—9 мк. Так, например, плавильные печи излучают поток с λmax=1,65 мк, электроплавильные печи — 1,9 мк, жидкий чугун, шлак при температуре 1300°—1,8 мк, электрическая дуга электроплавильных печей — 0,95 мк.
Наряду с такими источниками излучения в производственных помещениях часто на одном и том же рабочем месте находятся предметы с более низкой температурой нагрева (50—100°), например, поверхности оборудования, трубопроводы, различного рода ограждения и др., которые излучают поток инфракрасной радиации иного спектрального состава. Этот вид излучения отличается преимущественно длинноволновыми лучами. Спектр инфракрасного излучения тела человека — от 2,5 до 20—25 мк с λmax 9,3—9,4 мк.
Для оценки возможного воздействия инфракрасного излучения на работающих важное значение наряду со спектральной характеристикой имеет интенсивность излучения. Она измеряется количеством малых калорий, падающих на 1 см2 поверхности в минуту или больших калорий на 1 м2 в час. Интенсивность теплового излучения на рабочих местах при отдельных производственных операциях колеблется от 0,1 до 15— 18 кал|см2|мин и даже выше. Следует отметить, что тепловой эффект прямого солнечного излучения на поверхности земли не превышает 1,3— 1,5 кал|см2|мин. По мере удаления рабочего места от источника излучения интенсивность потока уменьшается.
Влажность воздуха. В прямой зависимости от технологического процесса может быть и влажность воздуха производственных помещений. На ряде производств относительная влажность очень высока (80— 100%). Источниками влаговыделений являются заполненные растворами различные ванны, красильные и промывные аппараты, емкости с водой и водными растворами и др., особенно если эти растворы подвергаются нагреванию и создаются условия для свободного испарения (красильно-отделочные фабрики, травильные и гальванические отделения машиностроительных заводов, кожевенное, бумажное и другие производства).
В отдельных цехах высокая влажность поддерживается искусственно, при помощи специальных увлажнительных установок (в прядильных и ткацких цехах). В цехах, где имеется высокая относительная влажность, способность воздуха воспринимать дополнительную влагу резко ограничена, поэтому понижение температуры воздуха в таких цехах приводит к образованию тумана и конденсации паров в более крупные капли.
Движение воздуха. Движение воздуха внутри производственных помещений вызывается неравномерным нагреванием воздушных масс в пространстве. В горячих цехах из-за наличия больших нагретых поверхностей мощные конвекционные воздушные потоки, направленные кверху, являются причиной возникновения в зимний период мощных потоков холодного воздуха, врывающихся снаружи с большой скоростью через двери, ворота и другие проемы; то же наблюдается в производственных помещениях с резким преобладанием объемов воздуха, отсасываемого вытяжными вентиляционными установками, над притоком.
Движение воздуха может быть использовано в качестве оздоровительного мероприятия при высокой температуре воздуха и при инфракрасном излучении — «воздушные души» (см. главу XIV).
Для некоторых цехов характерна недостаточная подвижность воздуха, создающая тягостное ощущение духоты (текстильная, швейная промышленность и др.).
В зависимости от преобладания теплового или холодового воздействия на организм работающих можно выделить наиболее важные с гигиенической точки зрения комплексы метеорологических условии:
1) нагревающий (например, на ряде участков в доменных, прокатных, кузнечнопрессовых, чугунолитейных, термических цехах, в котельных, печных цехах химических производств, на стекольных, сахарных и других производствах);
2) охлаждающий (например, при низкой температуре окружающей срtls на судостроительных верфях, торфо- и лесоразработках, строительных работах, рыбных промыслах, железнодорожном, водном транспорте, в холодильных цехах);
3) переменно охлаждающий и нагревающий (например, некоторые участки в нефтяной, машиностроительной, металлургической промышленности);
4) умеренного термического действия (большинство цехов типа механосборочных и др.).
