Метеорологические условия (микроклимат) помещений представляет собой совокупность следующих параметров производственной среды: температура, влажность и подвижность воздуха в помещении; атмосферное давление; тепловое излучение в помещение от различных источников.
Эти параметры по отдельности и в комплексе влияют на состояние организма человека, определяя его самочувствие и работоспособность.
Температура (t, °С) –параметр, характеризующий среднюю кинетическую энергию колебательного движения атомов и молекул вещества.
Величина температуры воздуха в помещениях зависит в основном от производственных процессов, при осуществлении которых, как правило, выделяется теплота. Источниками теплоты являются печи, котлы, паропроводы, газоходы, электрооборудование и др. В тёплое время года добавляется теплота солнечного излучения.
Влажность воздуха подразделяется на абсолютную и относительную.
Абсолютная влажность (А, г/м3) – количество водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха.
Относительная влажность (В, %) – отношение абсолютной влажности к её максимальному значению в состоянии насыщения воздуха водяными парами, определяется по формуле
В = (А/М)·100 (2.3)
где А – абсолютная влажность воздуха, г/м3;
М – максимальная влажность воздуха, г/м3.
Влажность воздуха в помещениях может изменяться в результате осуществления различных технологических процессов с участием в них воды и водяного пара, а также при изменении погодных условий.
Подвижность воздуха (V,м/с) – скорость разнонаправленного движения масс воздуха в помещениях.
Подвижность воздуха в помещениях может изменяться в зависимости от интенсивности работы вентиляционных систем, наличия транспортных средств внутри помещений и др. факторов.
Увеличивая интенсивность испарения подвижность воздуха может иметь положительное значение с точки зрения физического охлаждения лишь до температуры воздуха 35—36 °С. При дальнейшем повышении температуры окружающей среды единственным путём теплопередачи является испарение. Однако при .повышении температуры свыше 40 °С движение даже относительно сухого воздуха может оказаться неблагоприятным фактором.
Атмосферное давление (Р, Па) – гидростатическое давление атмосферного воздуха на предметы, расположенные на поверхности Земли.
Величина атмосферного давления в помещениях зависит от погодных условий в данной местности.
Тепловое излучение (W, Вт/м2) – электромагнитные колебания, излучаемые нагретыми предметами в инфракрасной области спектра.
Интенсивность теплового излучения в помещениях зависит от наличия в них источников тепла (технологическое оборудование, трубопроводы, электрооборудование, люди и др., имеющие температуру, превышающую температуру воздуха в помещении).
Тела более нагретые отдают теплоту менее нагретым тремя путями:
– теплопередачей (теплопроводностью) при непосредственном контакте тел;
– конвекцией, т. е. передачей теплоты окружающему воздуху, который, нагреваясь, отдаёт его холодным поверхностям, около которых холодный воздух охлаждается;
– тепловым излучением.
В производственном помещении передача теплоты осуществляется в основном конвекцией и тепловым излучением. 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 степениее черноты: темные шероховатые поверхности излучают теплоты больше, чем гладкие, блестящие. От температуры воздуха передача теплоты излучением не зависит.
Тепловое излучение не поглощается окружающим воздухом, онопревращается в тепловую энергию в поверхностных слоях облучаемого тела.
2.2.4.2.Терморегуляция организма человека и влияние на неё параметров микроклимата.
Обмен веществ в организме человека, протекающий в клетках и тканях, сопровождается образованием тепла, часть которого отдаётся 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.
Терморегуляция – процесс поддержания постоянной температуры организма человека (теплового гомеостаза).
Необходимость поддержания постоянной температуры организма человека обусловлена двумя важными факторами: обеспечение постоянной скорости биохимических процессов с участием ферментов, которая экспоненциально зависит от температуры; обеспечение независимости осуществления всех стадий жизненного процесса человека от величины температуры в окружающей среде.
Процесс поддержания температуры тела человека на определённом уровне (36 – 37 °С) осуществляется совместным действием химической и физической терморегуляции.
Химическая терморегуляция происходит за счёт изменения состава и набора ферментов, участвующих в обмене веществ, возрастает или уменьшается теплопродукция организма в ответ на изменение температуры окружающей человека среды. Однако используется такой механизм терморегуляции в крайних случаях, когда не обеспечивается тепловой гомеостаз другими способами.
Физическая терморегуляция осуществляется в организме за счёт использования физических законов в области теплопередачи. выделяется бóльшее количество тепла, нежели требуется для поддержания температуры тела на уровне, указанном выше, что обеспечивает нагревание тела человека до температуры, превышающей среднепланетарную температуру приземного слоя атмосферного воздуха (+ 15 °С). Последнее обстоятельство обеспечивает удаление избытка теплоты из организма в окружающую среду путём реализации физических процессов теплоотдачи (физической терморегуляции).
Радиационный теплообмен – за счёт электромагнитного излучения. Если температура организма выше температуры тел, которые его окружают, то организм отдает им тепло, и наоборот.
Конвективный теплообмен (конвекция) – передача тепла в окружающую среду воздухом, омывающем тела человека искусственно (например, при помощи вентилятора) или за счёт разности плотностей холодного и нагретого воздуха.
Кондуктивный теплообмен, осуществляется передачей тепла от поверхности тела человека предметам, которых он касается поверхностью кожного покрова.
Теплоотдача в окружающую среду за счёт испарения воды с поверхности верхних дыхательных путей и пота с поверхности кожного покрова.
Теплообмен с окружающей средой путём нагревания (охлаждения) выдыхаемого воздуха.
Для сохранения постоянной температуры тела организм должен находиться в термостабильном состоянии (тепловой гомеостаз). Для его характеристики используется понятие «теплового баланса»:
